DE112021006975T5

DE112021006975T5 - MEMS MIRROR DEVICE AND DISTANCE MEASUREMENT DEVICE

Info

Publication number: DE112021006975T5
Application number: DE112021006975.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Hirata; Nobuaki Konno; Yoshitaka KAJIYAMA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-11-16
Also published as: US20240142770A1; JPWO2022162828A1; CN116868105A; JP7499889B2; WO2022162828A1

Abstract

Eine MEMS-Spiegeleinrichtung (1) weist Folgendes auf: ein festes Element (10), ein bewegliches Element, das drehbar mit dem festen Element (10) gekoppelt ist, einen Spiegel (12) sowie einen Draht (40a, 40b, 48a, 48b). Das bewegliche Element weist eine bewegliche Platte (11), einen Twist-Träger (14, 17) sowie einen Mäander-Träger (15, 18) auf. Der Mäander-Träger (15, 18) ist entlang des Twist-Trägers (14, 17) angeordnet. Der Spiegel (12) ist auf der beweglichen Platte (11) ausgebildet. Der Draht (40a, 40b, 48a, 48b) erstreckt sich von der beweglichen Platte (11) bis zu dem festen Element (10). Der Draht (40a, 40b, 48a, 48) ist auf dem Mäander-Träger (15, 18) ausgebildet.A MEMS mirror device (1) has the following: a fixed element (10), a movable element rotatably coupled to the fixed element (10), a mirror (12) and a wire (40a, 40b, 48a, 48b ). The movable element has a movable plate (11), a twist carrier (14, 17) and a meander carrier (15, 18). The meander carrier (15, 18) is arranged along the twist carrier (14, 17). The mirror (12) is formed on the movable plate (11). The wire (40a, 40b, 48a, 48b) extends from the movable plate (11) to the fixed element (10). The wire (40a, 40b, 48a, 48) is formed on the meander support (15, 18).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine MEMS-Spiegeleinrichtung sowie eine Abstandsmessvorrichtung.The present invention relates to a MEMS mirror device and a distance measuring device.

Die Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2003-270 555 A (PTL 1) offenbart eine optische Abtasteinrichtung, die mit einem planaren Aktor ausgestattet ist. Diese optische Abtasteinrichtung weist Folgendes auf: ein festes Element, einen äußeren Torsionsstab, eine äußere bewegliche Platte, einen inneren Torsionsstab, eine innere bewegliche Platte, einen Reflexionsspiegel, eine äußere Antriebsspule, einen ersten Elektrodenanschluss, eine innere Antriebsspule, einen zweiten Elektrodenanschluss, einen ersten Draht sowie einen zweiten Draht. Die äußere bewegliche Platte ist über den äußeren Torsionsstab mit dem festen Element verbunden. Die innere bewegliche Platte ist über den inneren Torsionsstab mit der äußeren beweglichen Platte verbunden. Der Reflexionsspiegel und die innere Antriebsspule sind auf der inneren beweglichen Platte angeordnet. Die äußere Antriebsspule ist auf der äußeren beweglichen Platte ausgebildet. Der erste Elektrodenanschluss und der zweite Elektrodenanschluss sind auf dem festen Element ausgebildet.The Japanese Patent Application Laid-Open JP 2003-270 555 A (PTL 1) discloses an optical scanning device equipped with a planar actuator. This optical scanning device includes: a fixed member, an outer torsion bar, an outer movable plate, an inner torsion bar, an inner movable plate, a reflection mirror, an outer drive coil, a first electrode terminal, an inner drive coil, a second electrode terminal, a first wire and a second wire. The outer movable plate is connected to the fixed element via the outer torsion bar. The inner movable plate is connected to the outer movable plate via the inner torsion bar. The reflection mirror and the inner drive coil are arranged on the inner movable plate. The outer drive coil is formed on the outer movable plate. The first electrode terminal and the second electrode terminal are formed on the fixed member.

Die äußere Antriebsspule ist über den ersten Draht mit dem ersten Elektrodenanschluss verbunden. Die innere Antriebsspule ist über den zweiten Draht mit dem zweiten Elektrodenanschluss verbunden. Der erste Draht ist auf dem äußeren Torsionsstab ausgebildet. Der erste Draht, der auf dem äußeren Torsionsstab ausgebildet ist, erstreckt sich in der longitudinalen Richtung des äußeren Torsionsstabs. Der zweite Draht ist sowohl auf dem inneren Torsionsstab als auch auf dem äußeren Torsionsstab ausgebildet. Der zweite Draht, der auf dem inneren Torsionsstab ausgebildet ist, erstreckt sich in der longitudinalen Richtung des inneren Torsionsstabs, und der zweite Draht, der auf dem äußeren Torsionsstab ausgebildet ist, erstreckt sich in der longitudinalen Richtung des äußeren Torsionsstabs.The outer drive coil is connected to the first electrode terminal via the first wire. The inner drive coil is connected to the second electrode terminal via the second wire. The first wire is formed on the outer torsion bar. The first wire formed on the outer torsion bar extends in the longitudinal direction of the outer torsion bar. The second wire is formed on both the inner torsion bar and the outer torsion bar. The second wire formed on the inner torsion bar extends in the longitudinal direction of the inner torsion bar, and the second wire formed on the outer torsion bar extends in the longitudinal direction of the outer torsion bar.

LITERATURLISTELITERATURE LIST

PatentliteraturPatent literature

PTL 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2003 - 270 555 A PTL 1: Japanese Patent Application Laid-Open JP 2003 - 270 555 A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Technisches ProblemTechnical problem

Bei der in PTL 1 offenbarten optischen Abtasteinrichtung sind jedoch sämtliche der Drähte (der erste Draht und der zweite Draht) auf dem Torsionsstab (dem äußeren Torsionsstab und dem inneren Torsionsstab) ausgebildet. Daher ist es notwendig, die Breite des Torsionsstabs zu vergrößern. Wenn die Breite des Torsionsstabs vergrößert wird, so wird der optische Abtastwinkel der optischen Abtasteinrichtung kleiner. Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das vorstehend erwähnte Problem konzipiert, und daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine MEMS-Spiegeleinrichtung und eine Abstandsmessvorrichtung mit einem größeren optischen Abtastwinkel anzugeben.However, in the optical pickup disclosed in PTL 1, all of the wires (the first wire and the second wire) are formed on the torsion bar (the outer torsion bar and the inner torsion bar). Therefore, it is necessary to increase the width of the torsion bar. If the width of the torsion bar is increased, the optical scanning angle of the optical scanning device becomes smaller. The present invention was conceived in view of the above-mentioned problem, and therefore the object of the present invention is to provide a MEMS mirror device and a distance measuring device with a larger optical scanning angle.

Lösung für das Problemsolution to the problem

Die MEMS-Spiegeleinrichtung der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: ein festes Element, ein bewegliches Element, das drehbar mit dem festen Element gekoppelt ist, einen Spiegel sowie zumindest einen ersten Draht. Das bewegliche Element weist eine bewegliche Platte mit einer vorderen Oberfläche, zumindest einen ersten Twist-Träger, der mit der beweglichen Platte verbunden ist, sowie zumindest einen ersten Mäander-Träger auf, der mit der beweglichen Platte verbunden ist. Die longitudinale Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers verläuft in einer ersten Richtung. Der zumindest eine erste Mäander-Träger ist entlang des zumindest einen ersten Twist-Trägers angeordnet. Der Spiegel ist auf der vorderen Oberfläche der beweglichen Platte ausgebildet. Der zumindest eine erste Draht erstreckt sich von der beweglichen Platte bis zu dem festen Element. Der zumindest eine erste Draht ist auf dem zumindest einen ersten Mäander-Träger ausgebildet.The MEMS mirror device of the present invention includes: a fixed member, a movable member rotatably coupled to the fixed member, a mirror, and at least a first wire. The movable member includes a movable plate having a front surface, at least a first twist beam connected to the movable plate, and at least a first meander beam connected to the movable plate. The longitudinal direction of the at least one first twist carrier runs in a first direction. The at least one first meander carrier is arranged along the at least one first twist carrier. The mirror is formed on the front surface of the movable plate. The at least one first wire extends from the movable plate to the fixed element. The at least one first wire is formed on the at least one first meander carrier.

Die Abstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist die MEMS-Spiegeleinrichtung der vorliegenden Erfindung auf.The distance measuring device of the present invention includes the MEMS mirror device of the present invention.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Daher weisen die MEMS-Spiegeleinrichtung und die Abstandsmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung jeweils einen größeren optischen Abtastwinkel auf.Therefore, the MEMS mirror device and the distance measuring device of the present invention each have a larger optical scanning angle.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Ansicht, die eine optische Abtasteinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform darstellt;
2 eine schematische Vorderansicht, die eine MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 2 dargestellten Bereich III der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 2 dargestellten Bereich IV der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer in 2 dargestellten Linie V-V zur Darstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform;
6 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer in 3 dargestellten Linie VI-VI zur Darstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform;
7 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer in 4 dargestellten Linie VII-VII zur Darstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform;
8 eine schematische perspektivische Rückansicht, welche die MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
9 eine schematische vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Eigenschwingungsmodus eines Mäander-Trägers darstellt;
10 eine schematische perspektivische Vorderansicht, welche die MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform in einem Betriebszustand darstellt;
11 eine graphische Darstellung, die einen Zusammenhang zwischen einem Drehwinkel eines Spiegels und auf Oberflächen eines Twist-Trägers und eines Mäander-Trägers erzeugten Spannungen zeigt;
12 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
13 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 12 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
14 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 13 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
15 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 14 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
16 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 15 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
17 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 16 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
18 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 17 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
19 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 18 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
20 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 19 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
21 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 20 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
22 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Linie XXII-XXII zur Darstellung der in 4 gezeigten MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform und eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen auf den in 21 dargestellten Schritt folgenden Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung der ersten Ausführungsform darstellt;
23 eine schematische Vorderansicht, die eine MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
24 eine schematische Vorderansicht, die eine MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt;
25 eine schematische Ansicht, die eine optische Abtasteinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform und einer vierten Ausführungsform darstellt;
26 eine schematische Vorderansicht, die eine MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
27 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 26 dargestellten Bereich XXVII der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
28 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 26 dargestellten Bereich XXVIII der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
29 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 26 dargestellten Bereich XXIX der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt, und eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 35 dargestellten Bereich XXIX der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
30 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 26 dargestellten Bereich XXX der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt, und eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 35 dargestellten Bereich XXX der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
31 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer in 26 dargestellten Linie XXXI-XXXI zur Darstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
32 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer in 26 dargestellten Linie XXXII-XXXII zur Darstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
33 eine schematische perspektivische Rückansicht, welche die MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform darstellt;
34 eine schematische perspektivische Vorderansicht, welche die MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform in einem Betriebszustand darstellt;
35 eine schematische Vorderansicht, die eine MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
36 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 35 dargestellten Bereich XXXVI der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
37 eine schematische vergrößerte Vorderansicht, die einen in 35 dargestellten Bereich XXXVII der MEMS-Spiegeleinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt;
38 eine schematische Ansicht, die eine Abstandsmessvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt; und
39 eine schematische Ansicht, die eine Abstandsmessvorrichtung gemäß einer Modifikation der fünften Ausführungsform darstellt.

Show in the figures:

1 a schematic view illustrating an optical pickup device according to a first embodiment and a second embodiment;
2 a schematic front view illustrating a MEMS mirror device according to the first embodiment;
3 a schematic enlarged front view showing an in 2 illustrated region III of the MEMS mirror device according to the first embodiment;
4 a schematic enlarged front view showing an in 2 illustrated area IV of the MEMS mirror device according to the first embodiment;
5 a schematic cross-sectional view along an in 2 Illustrated line VV showing the MEMS mirror device of the first embodiment;
6 a schematic enlarged cross-sectional view along an in 3 Illustrated line VI-VI showing the MEMS mirror device of the first embodiment;
7 a schematic enlarged cross-sectional view along an in 4 Illustrated line VII-VII showing the MEMS mirror device of the first embodiment;
8th a schematic rear perspective view showing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
9 a schematic enlarged perspective view illustrating a natural vibration mode of a meander beam;
10 a schematic perspective front view showing the MEMS mirror device of the first embodiment in an operating state;
11 a graph showing a relationship between a rotation angle of a mirror and stresses generated on surfaces of a twist beam and a meander beam;
12 12 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating a step of a method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
13 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 12 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
14 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 13 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
15 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 14 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
16 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 15 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
17 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 16 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
18 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 17 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device according to the first embodiment;
19 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 18 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device of the first embodiment;
20 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 19 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device of the first embodiment;
21 a schematic enlarged cross-sectional view showing one on the in 20 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device of the first embodiment;
22 a schematic enlarged cross-sectional view along a line XXII-XXII to show the in 4 shown MEMS mirror device of the first embodiment and a schematic enlarged cross-sectional view based on the in 21 The illustrated step represents the following step in the method of manufacturing the MEMS mirror device of the first embodiment;
23 a schematic front view illustrating a MEMS mirror device according to a second embodiment;
24 A schematic front view showing a MEMS mirror device according to a modification of the second embodiment;
25 is a schematic view illustrating an optical pickup device according to a third embodiment and a fourth embodiment;
26 a schematic front view showing a MEMS mirror device according to the third embodiment;
27 a schematic enlarged front view showing an in 26 illustrated region XXVII of the MEMS mirror device according to the third embodiment;
28 a schematic enlarged front view showing an in 26 illustrated region XXVIII of the MEMS mirror device according to the third embodiment;
29 a schematic enlarged front view showing an in 26 Illustrated region XXIX represents the MEMS mirror device according to the third embodiment, and a schematic enlarged front view showing a in 35 Illustrated region XXIX represents the MEMS mirror device according to the fourth embodiment;
30 a schematic enlarged front view showing an in 26 Illustrated area XXX of the MEMS mirror device according to the third embodiment, and a schematic enlarged front view showing a in 35 illustrated area XXX of the MEMS mirror device according to the fourth embodiment;
31 a schematic cross-sectional view along an in 26 Illustrated line XXXI-XXXI showing the MEMS mirror device according to the third embodiment;
32 a schematic cross-sectional view along an in 26 Illustrated line XXXII-XXXII showing the MEMS mirror device according to the third embodiment;
33 a schematic rear perspective view showing the MEMS mirror device according to the third embodiment;
34 a schematic perspective front view showing the MEMS mirror device according to the third embodiment in an operating state;
35 is a schematic front view showing a MEMS mirror device according to the fourth embodiment;
36 a schematic enlarged front view showing an in 35 Illustrated region XXXVI represents the MEMS mirror device according to the fourth embodiment;
37 a schematic enlarged front view showing an in 35 illustrated region XXXVII of the MEMS mirror device according to the fourth embodiment;
38 a schematic view showing a distance measuring device according to a fifth embodiment; and
39 12 is a schematic view showing a distance measuring device according to a modification of the fifth embodiment.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die gleichen Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die Beschreibung derselben wird nicht wiederholt.Embodiments of the present invention are described below. The same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Bezugnehmend auf 1 wird eine optische Abtasteinrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Die optische Abtasteinrichtung 2 tastet Licht ab (zum Beispiel Laserlicht), das auf die optische Abtasteinrichtung 2 einfällt. Die optische Abtasteinrichtung 2 wird zum Beispiel bei einer Bilderzeugungseinrichtung oder einer Laser-Abstandsmessvorrichtung eingesetzt. Die optische Abtasteinrichtung 2 weist eine MEMS-Spiegeleinrichtung 1 (MEMS: mikroelektromechanisches System), einen Magnetfeldgenerator 4a, einen Magnetfeldgenerator 4b sowie eine Steuereinheit 8 auf.Referring to 1 An optical scanning device 2 according to a first embodiment is described. The optical scanning device 2 scans light (for example laser light) that is incident on the optical scanning device 2. The optical scanning device 2 is used, for example, in an image generating device or a laser distance measuring device. The optical scanning device 2 has a MEMS mirror device 1 (MEMS: microelectromechanical system), a magnetic field generator 4a, a magnetic field generator 4b and a control unit 8.

Die Magnetfeldgeneratoren 4a und 4b sind so konfiguriert, dass ein Magnetfeld 5 in einer zweiten Richtung (y-Richtung) an die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 angelegt wird. Bei den Magnetfeldgeneratoren 4a und 4b handelt es sich zum Beispiel um Permanentmagnete.The magnetic field generators 4a and 4b are configured such that a magnetic field 5 is applied to the MEMS mirror device 1 in a second direction (y-direction). The magnetic field generators 4a and 4b are, for example, permanent magnets.

Bezugnehmend auf die 2 bis 11 wird die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 beschrieben. Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 weist in erster Linie Folgendes auf: ein festes Element 10, ein bewegliches Element, einen Spiegel 12, eine erste Spule 20, einen Dehnungsmessstreifen 23, einen Dehnungsmessstreifen 24, einen Temperatursensor 28, Anschlüsse 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b sowie Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b.Referring to the 2 until 11 the MEMS mirror device 1 is described. The MEMS mirror device 1 primarily has the following: a fixed element 10, a movable element, a mirror 12, a first coil 20, a strain gauge 23, a strain gauge 24, a temperature sensor 28, connections 30a, 30b, 33a, 33b , 34a, 34b, 38a and 38b and wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b.

Das feste Element 10 trägt das bewegliche Element. Bei dem festen Element 10 handelt es sich zum Beispiel um einen festen Rahmen. Bezugnehmend auf die 5 bis 7 weist das feste Element 10 zum Beispiel ein SOI(Silicium-auf-Isolator)-Substrat 50 auf. Insbesondere weist das SOI-Substrat 50 eine Si-Trägerschicht 51, eine isolierende Schicht 52 sowie eine Si-Schicht 53 auf. Die isolierende Schicht 52 ist auf der Si-Trägerschicht 51 ausgebildet. Bei der isolierenden Schicht 52 handelt es sich zum Beispiel um eine SiO₂-Schicht.The fixed element 10 supports the movable element. The fixed element 10 is, for example, a fixed frame. Referring to the 5 until 7 For example, the solid element 10 has an SOI (silicon-on-insulator) substrate 50. In particular, the SOI substrate 50 has a Si carrier layer 51, an insulating layer 52 and an Si layer 53. The insulating layer 52 is formed on the Si carrier layer 51. The insulating layer 52 is, for example, an SiO ₂ layer.

Die Si-Schicht 53 ist auf der isolierenden Schicht 52 ausgebildet. Auf dem festen Element 10 können eine isolierende Schicht 54 und eine isolierende Schicht 56 ausgebildet sein. Die isolierende Schicht 54 ist auf der Si-Schicht 53 ausgebildet. Bei der isolierenden Schicht 54 handelt es sich zum Beispiel um eine SiO₂-Schicht. Die isolierende Schicht 56 ist auf der isolierenden Schicht 54 ausgebildet. Bei der isolierenden Schicht 56 handelt es sich zum Beispiel um eine anorganische isolierende Schicht, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, oder eine organische isolierende Schicht.The Si layer 53 is formed on the insulating layer 52. On the solid member 10, an insulating layer 54 and an insulating layer 56 may be formed. The insulating layer 54 is formed on the Si layer 53. The insulating layer 54 is, for example, an SiO ₂ layer. The insulating layer 56 is formed on the insulating layer 54. The insulating layer 56 is, for example, an inorganic insulating layer, such as an SiO ₂ layer, or an organic insulating layer.

Das bewegliche Element ist drehbar mit dem festen Element 10 gekoppelt. Das bewegliche Element ist zum Beispiel innerhalb des festen Rahmens angeordnet. Das bewegliche Element weist eine bewegliche Platte 11, einen Twist-Träger 14, einen Twist-Träger 17, einen Mäander-Träger 15 sowie einen Mäander-Träger 18 auf. Das bewegliche Element kann ferner Rippen 13 aufweisen.The movable element is rotatably coupled to the fixed element 10. The movable element is arranged, for example, within the fixed frame. The movable element has a movable plate 11, a twist carrier 14, a twist carrier 17, a meander carrier 15 and a meander carrier 18. The movable element can also have ribs 13.

Die bewegliche Platte 11 weist eine vordere Oberfläche 11a, eine der vorderen Oberfläche 11a gegenüberliegende rückwärtige Oberfläche 11b, eine erste seitliche Oberfläche 11e sowie eine der ersten seitlichen Oberfläche 11e gegenüberliegende zweite seitliche Oberfläche 11f auf. Wenn die Twist-Träger 14 und 17 nicht verdreht sind, erstreckt sich jede von der vorderen Oberfläche 11a und der rückwärtigen Oberfläche 11b der beweglichen Platte 11 in einer ersten Richtung (x-Richtung) und einer zweiten Richtung (y-Richtung), die sich mit der ersten Richtung (x-Richtung) kreuzt. Insbesondere verläuft die erste Richtung (x-Richtung) senkrecht zu der zweiten Richtung (y-Richtung).The movable plate 11 has a front surface 11a, a rear surface 11b opposite to the front surface 11a, a first side surface 11e, and a second side surface 11f opposite to the first side surface 11e. When the twist beams 14 and 17 are not twisted, each of the front surface 11a and the rear surface 11b of the movable plate 11 extends in a first direction (x direction) and a second direction (y direction). crosses with the first direction (x-direction). In particular, the first direction (x-direction) runs perpendicular to the second direction (y-direction).

In einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 weist die bewegliche Platte 11 eine Mitte 11c auf. Jede von der ersten seitlichen Oberfläche 11e und der zweiten seitlichen Oberfläche 11f ist mit der vorderen Oberfläche 11a und der rückwärtigen Oberfläche 11b verbunden. Jede von der ersten seitlichen Oberfläche 11e und der zweiten seitlichen Oberfläche 11f der beweglichen Platte 11 kann sich entlang der longitudinalen Richtung der beweglichen Platte 11 erstrecken, und es kann sich um eine longitudinale seitliche Oberfläche der beweglichen Platte 11 handeln. Bezugnehmend auf die 5 bis 7 weist die bewegliche Platte 11 zum Beispiel eine Si-Schicht 53 auf.In a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11, the movable plate 11 has a center 11c. Each of the first side surface 11e and the second side surface 11f is connected to the front surface 11a and the back surface 11b. Each of the first side surface 11e and the second side surface 11f of the movable plate 11 may extend along the longitudinal direction of the movable plate 11, and may be a longitudinal side surface of the movable plate 11. Referring to the 5 until 7 For example, the movable plate 11 has an Si layer 53.

Bezugnehmend auf die 5 bis 8 sind die Rippen 13 auf der rückwärtigen Oberfläche 11b der beweglichen Platte 11 ausgebildet. Die Rippen 13 vergrößern die Steifigkeit der beweglichen Platte 11, um so zu verhindern, dass die bewegliche Platte 11 deformiert wird, wenn die bewegliche Platte 11 um die Twist-Träger 14 und 17 herum gedreht wird. Jede Rippe 13 weist zum Beispiel eine Si-Trägerschicht 51 sowie eine isolierende Schicht 52 auf.Referring to the 5 until 8th the ribs 13 are formed on the rear surface 11b of the movable plate 11. The ribs 13 increase the rigidity of the movable plate 11 so as to prevent the movable plate 11 from being deformed when the movable plate 11 is rotated around the twist beams 14 and 17. Each rib 13 has, for example, an Si carrier layer 51 and an insulating layer 52.

Bezugnehmend auf die 2 bis 4 sowie die 6 bis 8 sind die Twist-Träger 14 und 17 mit der beweglichen Platte 11 verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Twist-Träger 14 und 17 außerdem mit dem festen Element 10 verbunden. Die longitudinale Richtung der Twist-Träger 14 und 17 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung). Wie in 10 dargestellt, kann sich die bewegliche Platte 11 um die Twist-Träger 14 und 17 (x-Achse) herum drehen. Bezugnehmend auf 5 weist jeder der Twist-Träger 14 und 17 die Si-Schicht 53 auf. Auf jedem der Twist-Träger 14 und 17 können die isolierende Schicht 54 und die isolierende Schicht 56 ausgebildet sein.Referring to the 2 until 4 as well as the 6 until 8th the twist beams 14 and 17 are connected to the movable plate 11. In the present embodiment, the twist beams 14 and 17 are also connected to the fixed element 10. The longitudinal direction of the twist beams 14 and 17 is in the first direction (x direction). As in 10 shown, the movable plate 11 can rotate around the twist beams 14 and 17 (x-axis). Referring to 5 Each of the twist carriers 14 and 17 has the Si layer 53. On each of the twist beams 14 and 17, the insulating layer 54 and the insulating layer 56 may be formed.

Die Mäander-Träger 15 und 18 sind mit der beweglichen Platte 11 verbunden. Der Mäander-Träger 15 und der Twist-Träger 14 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der ersten seitlichen Oberfläche 11e) der beweglichen Platte 11 verbunden. Der Mäander-Träger 15 ist entlang des Twist-Trägers 14 angeordnet. Der Mäander-Träger 18 und der Twist-Träger 17 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der zweiten seitlichen Oberfläche 11f) der beweglichen Platte 11 verbunden. Der Mäander-Träger 18 ist entlang des Twist-Trägers 17 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Mäander-Träger 15 und 18 mit dem festen Element 10 verbunden.The meander beams 15 and 18 are connected to the movable plate 11. The meander beam 15 and the twist beam 14 are connected to the same surface (specifically, the first side surface 11e) of the movable plate 11. The meander carrier 15 is arranged along the twist carrier 14. The meander beam 18 and the twist beam 17 are connected to the same surface (specifically the second side surface 11f) of the movable plate 11. The meander carrier 18 is arranged along the twist carrier 17. In the present embodiment, the meander beams 15 and 18 are connected to the fixed element 10.

Die Mäander-Träger 15 und 18 können an einer Position angeordnet sein, an der eine an den Mäander-Trägern 15 und 18 anliegende Spannung gering ist, wenn die bewegliche Platte 11 gedreht wird, und eine von den Twist-Trägern 14 und 17 an die Mäander-Träger 15 und 18 angelegte Spannung gering ist, wenn die Twist-Träger 14 und 17 verdreht werden. Der Mäander-Träger 15 ist auf einer ersten Seite (-y-Seite) des Twist-Trägers 14 angeordnet. Der Mäander-Träger 18 ist auf einer zweiten Seite (+y-Seite) des Twist-Trägers 17 angeordnet. Die zweite Seite liegt der ersten Seite gegenüber. Insbesondere sind die Mäander-Träger 15 und 18 in einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Mitte 11c der beweglichen Platte 11 angeordnet.The meander beams 15 and 18 may be disposed at a position where a tension applied to the meander beams 15 and 18 when the movable plate 11 is rotated is small, and one from the twist beams 14 and 17 to the Meander carriers 15 and 18 is low when the twist carriers 14 and 17 are twisted. The meander carrier 15 is arranged on a first side (y side) of the twist carrier 14. The meander carrier 18 is arranged on a second side (+y side) of the twist carrier 17. The second page is opposite the first page. In particular, the meander beams 15 and 18 are in one Top view of the front surface 11a of the movable plate 11 arranged rotationally symmetrically with respect to the center 11c of the movable plate 11.

Die Faltrichtung der Mäander-Träger 15 und 18 verläuft in der zweiten Richtung (y-Richtung). Die Faltrichtung der Mäander-Träger 15 und 18 kann auch in der ersten Richtung (x-Richtung) verlaufen. Bezugnehmend auf die 6 und 7 weist jeder der Mäander-Träger 15 und 18 die Si-Schicht 53 auf. Die isolierende Schicht 54 und die isolierende Schicht 56 können auf jedem der Mäander-Träger 15 und 18 ausgebildet sein. Die Twist-Träger 14 und 17 können die gleiche Schichtstruktur wie die Mäander-Träger 15 und 18 aufweisen.The folding direction of the meander beams 15 and 18 runs in the second direction (y-direction). The folding direction of the meander beams 15 and 18 can also run in the first direction (x-direction). Referring to the 6 and 7 Each of the meander carriers 15 and 18 has the Si layer 53. The insulating layer 54 and the insulating layer 56 may be formed on each of the meander beams 15 and 18. The twist carriers 14 and 17 can have the same layer structure as the meander carriers 15 and 18.

Die Eigenschwingungsfrequenz von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 ist, wenn beide Enden von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 fixiert sind, höher als die Resonanzfrequenz einer Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum. Die Eigenschwingungsfrequenz von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 bezieht sich auf die Eigenschwingungsfrequenz von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 in dem primären Eigenschwingungsmodus (siehe 9), wenn beide Enden von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 fixiert sind. Daher folgen die Mäander-Träger 15 und 18 gleichmäßig der Drehbewegung der beweglichen Platte 11 um die Twist-Träger 14 und 17 herum, ohne die Drehbewegung der beweglichen Platte 11 zu behindern.The natural oscillation frequency of each of the meander beams 15 and 18 when both ends of each of the meander beams 15 and 18 are fixed is higher than the resonance frequency of a rotational movement of the movable member around the twist beams 14 and 17. The natural oscillation frequency of each of the meander beams 15 and 18 refers to the natural oscillation frequency of each of the meander beams 15 and 18 in the primary natural oscillation mode (see 9 ), when both ends of each of the meander beams 15 and 18 are fixed. Therefore, the meander beams 15 and 18 smoothly follow the rotational movement of the movable plate 11 around the twist beams 14 and 17 without hindering the rotational movement of the movable plate 11.

Die Steifigkeit der Mäander-Träger 15 und 18 ist geringer als jene der Twist-Träger 14 und 17. Die Steifigkeit der Mäander-Träger 15 und 18 kann zum Beispiel durch die Länge, die Breite und die Anzahl von Mäander-Malen der Mäander-Träger 15 und 18 sowie den Abstand zwischen benachbarten Trägerbereichen der Mäander-Träger 15 und 18 und dergleichen definiert werden.The stiffness of the meander beams 15 and 18 is lower than that of the twist beams 14 and 17. The stiffness of the meander beams 15 and 18 can be determined, for example, by the length, the width and the number of meander times of the meander beams 15 and 18 as well as the distance between adjacent carrier areas of the meander carriers 15 and 18 and the like can be defined.

Somit ist es bezugnehmend auf 11 möglich, die an der Oberfläche der Mäander-Träger 15 und 18 erzeugte Spannung auf weniger als die an der Oberfläche der Twist-Träger 14 und 17 erzeugte Spannung zu reduzieren, wenn der Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) gedreht wird, um die Twist-Träger 14 und 17 sowie die Mäander-Träger 15 und 18 zu verdrehen. Dadurch ist es möglich, die an den auf der Oberfläche der Mäander-Träger 15 und 18 ausgebildeten Drähten anliegende Spannung auf weniger als die an den auf der Oberfläche der Twist-Träger 14 und 17 ausgebildeten Drähten anliegende Spannung zu reduzieren. Dementsprechend ist eine Beschädigung oder ein Brechen der Drähte (zum Beispiel der Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) während des Betriebs der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 schwierig. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 verbessert.Thus it is referring to 11 possible to reduce the tension generated on the surface of the meander beams 15 and 18 to less than the tension generated on the surface of the twist beams 14 and 17 when the mirror 12 (the movable plate 11) is rotated to produce the twist -Twist supports 14 and 17 as well as the meander supports 15 and 18. This makes it possible to reduce the voltage applied to the wires formed on the surface of the meander carriers 15 and 18 to less than the voltage applied to the wires formed on the surface of the twist carriers 14 and 17. Accordingly, damage or breakage of the wires (for example, wires 40a, 40b, 48a and 48b) during operation of the MEMS mirror device 1 is difficult. This improves the reliability of the MEMS mirror device 1.

Ferner ist es möglich, einen Drehwinkel des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) zu vergrößern, wenn eine an dem Draht anliegende Spannung eine elastische Grenzspannung des Drahts erreicht. Wenn ein Aluminium-Draht auf der Oberfläche der aus Si bestehenden Twist-Träger 14 und 17 ausgebildet ist, erreicht die an dem Aluminium-Draht anliegende Spannung zum Beispiel bezugnehmend auf 11 eine elastische Grenzspannung des Aluminium-Drahts, wenn der Drehwinkel des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) gleich 2,9° ist. Wenn ein Aluminium-Draht auf der Oberfläche der aus Si bestehenden Mäander-Träger 15 und 18 ausgebildet ist, erreicht die an dem Aluminium-Draht anliegende Spannung dagegen die elastische Grenzspannung des Aluminium-Drahts, wenn der Drehwinkel des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) gleich 7,6° ist. Somit ist es möglich, den optischen Abtastwinkel der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 zu vergrößern.Further, it is possible to increase a rotation angle of the mirror 12 (the movable plate 11) when a voltage applied to the wire reaches an elastic limit tension of the wire. When an aluminum wire is formed on the surface of the twist beams 14 and 17 made of Si, the voltage applied to the aluminum wire reaches, for example, 11 an elastic limit stress of the aluminum wire when the rotation angle of the mirror 12 (the movable plate 11) is equal to 2.9 °. On the other hand, when an aluminum wire is formed on the surface of the meander beams 15 and 18 made of Si, the stress applied to the aluminum wire reaches the elastic limit stress of the aluminum wire when the rotation angle of the mirror 12 (the movable plate 11 ) is equal to 7.6°. It is therefore possible to increase the optical scanning angle of the MEMS mirror device 1.

Bezugnehmend auf die 2 bis 7 und 10 ist der Spiegel 12 aus einem Material mit einem hohen Reflexionsvermögen gebildet, wie beispielsweise aus Gold, Silber oder Aluminium. Der Spiegel 12 ist auf der vorderen Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 ausgebildet. Insbesondere ist der Spiegel 12 auf der vorderen Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 ausgebildet, wobei die isolierende Schicht 54, die Metallschicht 55 sowie die isolierende Schicht 56 dazwischen eingefügt sind. Die Metallschicht 55 kann aus dem gleichen Material wie die erste Spule 20 und jeder von den Drähten 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b gebildet sein.Referring to the 2 until 7 and 10 The mirror 12 is formed from a material with a high reflectivity, such as gold, silver or aluminum. The mirror 12 is formed on the front surface 11a of the movable plate 11. Specifically, the mirror 12 is formed on the front surface 11a of the movable plate 11 with the insulating layer 54, the metal layer 55 and the insulating layer 56 interposed therebetween. The metal layer 55 may be formed of the same material as the first coil 20 and each of the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b.

Wenn die Twist-Träger 14 und 17 nicht verdreht sind, erstreckt sich die Reflexionsoberfläche des Spiegels 12 in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung). In einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 stimmt die Mitte des Spiegels 12 zum Beispiel mit der Mitte 11c der beweglichen Platte 11 überein. Zwischen dem Spiegel 12 und der isolierenden Schicht 56 kann eine (nicht gezeigte) darunterliegende Schicht ausgebildet sein, wie beispielsweise eine Cr-Schicht. Die darunterliegende Schicht verbessert die Haftung zwischen dem Spiegel 12 und der isolierenden Schicht 56.When the twist beams 14 and 17 are not twisted, the reflection surface of the mirror 12 extends in the first direction (x-direction) and the second direction (y-direction). For example, in a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11, the center of the mirror 12 coincides with the center 11c of the movable plate 11. An underlying layer (not shown), such as a Cr layer, may be formed between the mirror 12 and the insulating layer 56. The underlying layer improves the adhesion between the mirror 12 and the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 2 bis 7 handelt es sich bei der ersten Spule 20 zum Beispiel um eine Dünnschicht-Spule. Die erste Spule 20 ist aus einer Metallschicht gebildet, wie beispielsweise aus Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer. Die erste Spule 20 ist zum Beispiel auf der beweglichen Platte 11 angeordnet. Insbesondere ist die erste Spule 20 auf der vorderen Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 ausgebildet, wobei die isolierende Schicht 54 dazwischen eingefügt ist. Die isolierende Schicht 54 isoliert die erste Spule 20 elektrisch von der Si-Schicht 53. In einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 ist die erste Spule 20 zum Beispiel um den Spiegel 12 herum ausgebildet. Die erste Spule 20 kann mit der isolierenden Schicht 56 bedeckt sein.Referring to the 2 until 7 The first coil 20 is, for example, a thin-film coil. The first coil 20 is formed from a metal layer, such as aluminum, gold, silver or copper. The first coil 20 is arranged on the movable plate 11, for example. Specifically, the first coil 20 is on the front surface 11a of the movable plate 11 is formed, with the insulating layer 54 interposed therebetween. The insulating layer 54 electrically insulates the first coil 20 from the Si layer 53. In a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11, the first coil 20 is formed around the mirror 12, for example. The first coil 20 may be covered with the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 2 bis 4 ermitteln die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 einen Twist-Winkel der Twist-Träger 14 und 17, d.h. einen Drehwinkel θ_x des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 14 und 17 (x-Achse) herum. Die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 sind zum Beispiel in einem Bereich der Twist-Träger 14 und 17 angeordnet, der sich distal zu der beweglichen Platte 11 befindet. Die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 sind in einem Bereich der Twist-Träger 14 und 17, der sich proximal zu dem festen Element 10 befindet, oder in einem Bereich des festen Elements 10 angeordnet, der sich proximal zu den Twist-Trägern 14 und 17 befindet.Referring to the 2 until 4 The strain gauges 23 and 24 determine a twist angle of the twist carriers 14 and 17, ie a rotation angle θ _x of the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist carriers 14 and 17 (x-axis). The strain gauges 23 and 24 are arranged, for example, in an area of the twist carriers 14 and 17 that is distal to the movable plate 11. The strain gauges 23 and 24 are arranged in a region of the twist carriers 14 and 17 that is proximal to the fixed element 10 or in a region of the fixed element 10 that is proximal to the twist carriers 14 and 17.

Die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 weisen zum Beispiel ein piezoresistives Element 23a, 23b, 24a, 24b auf, das durch Diffundieren von Störstellen in die Si-Schicht 53 hinein gebildet wird. Wenn sich der Drehwinkel θ_x des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) ändert, ändert sich die an dem piezoresistiven Element 23a, 23b, 24a, 24b anliegende Spannung. Der elektrische Widerstand des piezoresistiven Elements 23a, 23b, 24a, 24b ändert sich gemäß der Änderung der Spannung. Der Twist-Winkel der Twist-Träger 14 und 17, d.h. der Drehwinkel θ_x des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 14 und 17 (x-Achse) herum, kann aus der Änderung des elektrischen Widerstands des piezoresistiven Elements 23a, 23b, 24a, 24b ermittelt werden.The strain gauges 23 and 24 have, for example, a piezoresistive element 23a, 23b, 24a, 24b, which is formed by diffusing impurities into the Si layer 53. When the rotation angle θ _x of the mirror 12 (the movable plate 11) changes, the voltage applied to the piezoresistive element 23a, 23b, 24a, 24b changes. The electrical resistance of the piezoresistive element 23a, 23b, 24a, 24b changes according to the change in voltage. The twist angle of the twist beams 14 and 17, that is, the rotation angle θ _x of the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 14 and 17 (x-axis), can be obtained from the change in electrical resistance of the piezoresistive Elements 23a, 23b, 24a, 24b can be determined.

Bezugnehmend auf die 2, 4 und 7 ermittelt der Temperatursensor 28 eine Temperatur der beweglichen Platte 11. Der Temperatorsensor 28 ist auf der beweglichen Platte 11 angeordnet. Der Temperatursensor 28 kann zum Beispiel zwischen der ersten Spule 20 und dem Spiegel 12 angeordnet sein. Bei dem Temperatursensor 28 kann es sich zum Beispiel um eine Diode handeln, die durch Diffundieren von Störstellen in die Si-Schicht 53 hinein gebildet wird. Wenn sich die Temperatur der beweglichen Platte 11 ändert, ändert sich die Durchlassspannung der Diode. Die Temperatur der beweglichen Platte 11 wird ermittelt, indem die Durchlassspannung der Diode ermittelt wird.Referring to the 2 , 4 and 7 the temperature sensor 28 determines a temperature of the movable plate 11. The temperature sensor 28 is arranged on the movable plate 11. The temperature sensor 28 can be arranged between the first coil 20 and the mirror 12, for example. The temperature sensor 28 can be, for example, a diode that is formed by diffusing impurities into the Si layer 53. When the temperature of the movable plate 11 changes, the forward voltage of the diode changes. The temperature of the movable plate 11 is determined by determining the forward voltage of the diode.

Die Anschlüsse 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b sind auf dem festen Element 10 angeordnet. Die Anschlüsse 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b können aus dem gleichen Material wie jenem der ersten Spule 20 und der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b gebildet sein. Die Anschlüsse 30a und 30b sind für die erste Spule 20 vorgesehen. Die Anschlüsse 33a und 33b sind für den Dehnungsmessstreifen 23 vorgesehen. Die Anschlüsse 34a und 34b sind für den Dehnungsmessstreifen 24 vorgesehen. Die Anschlüsse 38a und 38b sind für den Temperatursensor 28 vorgesehen.The terminals 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a and 38b are arranged on the fixed element 10. The terminals 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a and 38b may be made of the same material as that of the first coil 20 and the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b be educated. The connections 30a and 30b are intended for the first coil 20. The connections 33a and 33b are intended for the strain gauge 23. The connections 34a and 34b are intended for the strain gauge 24. The connections 38a and 38b are intended for the temperature sensor 28.

Jeder der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b ist aus einer Metallschicht gebildet, wie beispielsweise aus Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer. Jeder der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b kann aus dem gleichen Material wie jenem der ersten Spule 20 gebildet sein.Each of the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b is formed of a metal layer such as aluminum, gold, silver or copper. Each of the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b may be formed of the same material as that of the first coil 20.

Die Drähte 40a und 40b erstrecken sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 40a von der ersten Spule 20 bis zu dem Anschluss 30a. Der Draht 40a ist auf dem Mäander-Träger 15 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Der Draht 40b erstreckt sich von der ersten Spule 20 bis zu dem Anschluss 30b. Der Draht 40b ist auf dem Mäander-Träger 15 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet.The wires 40a and 40b extend from the movable plate 11 to the fixed member 10. In particular, the wire 40a extends from the first coil 20 to the terminal 30a. The wire 40a is formed on the meander beam 15 but is not formed on the twist beam 14. The wire 40b extends from the first coil 20 to the terminal 30b. The wire 40b is formed on the meander carrier 15, but is not formed on the twist carrier 14.

Die Drähte 48a und 48b erstrecken sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 48a von dem Temperatursensor 28 bis zu dem Anschluss 38a. Der Draht 48a ist auf dem Mäander-Träger 18 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet. Der Draht 48b erstreckt sich von dem Temperatursensor 28 bis zu dem Anschluss 38b. Der Draht 48b ist auf dem Mäander-Träger 18 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet.The wires 48a and 48b extend from the movable plate 11 to the fixed member 10. In particular, the wire 48a extends from the temperature sensor 28 to the terminal 38a. The wire 48a is formed on the meander carrier 18, but is not formed on the twist carrier 17. The wire 48b extends from the temperature sensor 28 to the terminal 38b. The wire 48b is formed on the meander carrier 18, but is not formed on the twist carrier 17.

Auf jedem von den Mäander-Trägern 15 und 18 ist eine Mehrzahl von Drähten (zum Beispiel zwei Drähte) ausgebildet. Sämtliche der Drähte 40a, 40b, 48a und 48b, die sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 15 und 18 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 17 ausgebildet.A plurality of wires (for example, two wires) are formed on each of the meander beams 15 and 18. All of the wires 40a, 40b, 48a and 48b extending from the movable plate 11 to the fixed member 10 are formed on the meander beams 15 and 18, but are not formed on the twist beams 14 and 17.

Die Drähte 43a und 43b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 23 bis zu den Anschlüssen 33a und 33b. Insbesondere erstreckt sich der Draht 43a von dem piezoresistiven Element 23a bis zu dem Anschluss 33a. Der Draht 43a ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 43b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 23b bis zu dem Anschluss 33b. Der Draht 43b ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 43c ist mit dem piezoresistiven Element 23a und dem piezoresistiven Element 23b verbunden. Der Draht 43c ist auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmessstreifen 23 auf dem festen Element 10 angeordnet ist, kann der Draht 43c auf dem festen Element 10 ausgebildet sein. Der Draht 43c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der zweiten Richtung (y-Richtung)) des Twist-Trägers 14.The wires 43a and 43b extend from the strain gauge 23 to the terminals 33a and 33b. In particular, the wire 43a extends from the piezoresistive element 23a to the terminal 33a. The wire 43a is formed on the fixed member 10. The wire 43b extends from the piezoresistive element 23b to the terminal 33b. The wire 43b is formed on the fixed member 10. The wire 43c is connected to the piezoresistive element 23a and the piezore sistive element 23b connected. The wire 43c is formed on the twist carrier 14. When the strain gauge 23 is disposed on the fixed member 10, the wire 43c may be formed on the fixed member 10. The wire 43c extends primarily along the width direction (the second direction (y-direction)) of the twist beam 14.

Die Drähte 44a und 44b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 24 bis zu den Anschlüssen 34a und 34b. Insbesondere erstreckt sich der Draht 44a von dem piezoresistiven Element 24a bis zu dem Anschluss 34a. Der Draht 44a ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 44b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 24b bis zu dem Anschluss 34b. Der Draht 44b ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 44c ist mit dem piezoresistiven Element 24a und dem piezoresistiven Element 24b verbunden. Der Draht 44c ist auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmessstreifen 24 auf dem festen Element 10 angeordnet ist, kann der Draht 44c auf dem festen Element 10 ausgebildet sein. Der Draht 44c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der zweiten Richtung (y-Richtung)) des Twist-Trägers 17.Wires 44a and 44b extend from strain gauge 24 to terminals 34a and 34b. In particular, the wire 44a extends from the piezoresistive element 24a to the terminal 34a. The wire 44a is formed on the fixed member 10. The wire 44b extends from the piezoresistive element 24b to the terminal 34b. The wire 44b is formed on the fixed member 10. The wire 44c is connected to the piezoresistive element 24a and the piezoresistive element 24b. The wire 44c is formed on the twist carrier 17. When the strain gauge 24 is disposed on the fixed member 10, the wire 44c may be formed on the fixed member 10. The wire 44c extends primarily along the width direction (the second direction (y-direction)) of the twist beam 17.

Bezugnehmend auf die 2 und 3 weist der Draht 40b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die Drähte 43a und 43b. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 40b und den Drähten 43a und 43b ausgebildet. Der Draht 40b und die Drähte 43a und 43b sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die erste Spule 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 40b und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 40b und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 2 and 3 the wire 40b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of wire 40b bridges wires 43a and 43b. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 40b and the wires 43a and 43b. The wire 40b and the wires 43a and 43b are electrically insulated from each other by the insulating layer 56. The second bridge wire of the wire 40b bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 40b and the first coil 20. The wire 40b and the first coil 20 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 2 und 4 weist der Draht 48a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 48a überbrückt die erste Spule 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 48a und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 48a und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 2 and 4 the wire 48a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 48a bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 48a and the first coil 20. The wire 48a and the first coil 20 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 2 und 4 weist der Draht 48b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die Drähte 44a und 44b. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 48b und den Drähten 44a und 44b ausgebildet. Der Draht 48b und die Drähte 44a und 44b sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die erste Spule 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 48b und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 48b und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 2 and 4 the wire 48b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of wire 48b bridges wires 44a and 44b. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 48b and the wires 44a and 44b. The wire 48b and the wires 44a and 44b are electrically insulated from each other by the insulating layer 56. The second bridge wire of the wire 48b bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 48b and the first coil 20. The wire 48b and the first coil 20 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf 1 ist die Steuereinheit 8 mit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 verbunden und steuert die MEMS-Spiegeleinrichtung 1.Referring to 1 the control unit 8 is connected to the MEMS mirror device 1 and controls the MEMS mirror device 1.

Bei der Steuereinheit 8 handelt es sich zum Beispiel um einen Mikrocomputer, der einen Prozessor, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) sowie eine Speichereinheit aufweist, wie beispielsweise einen ROM (Festwertspeicher). Als Prozessor kann zum Beispiel eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) eingesetzt werden. Der RAM fungiert als ein Arbeitsspeicher für ein temporäres Speichern von Daten, die von dem Prozessor verarbeitet werden sollen. Die Speichereinheit speichert zum Beispiel ein Programm, das von dem Prozessor ausgeführt werden soll. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuereinheit 8 die MEMS-Spiegeleinrichtung 1, indem der Prozessor veranlasst wird, ein in der Speichereinheit gespeichertes Programm auszuführen.The control unit 8 is, for example, a microcomputer having a processor, a RAM (random access memory) and a storage unit such as a ROM (read-only memory). For example, a CPU (central processing unit) can be used as a processor. RAM acts as a working memory for temporarily storing data to be processed by the processor. The storage unit stores, for example, a program to be executed by the processor. In the present embodiment, the control unit 8 controls the MEMS mirror device 1 by causing the processor to execute a program stored in the memory unit.

Anstelle des Mikrocomputers kann ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) als Steuereinheit 8 eingesetzt werden. Die verschiedenen Prozesse in der Steuereinheit 8 sind nicht darauf beschränkt, von einer Software ausgeführt zu werden, sondern können auch durch eine dedizierte Hardware (elektronische Schaltungen) ausgeführt werden.Instead of the microcomputer, an FPGA (field-programmable gate array) can be used as the control unit 8. The various processes in the control unit 8 are not limited to being executed by software, but may also be executed by dedicated hardware (electronic circuits).

Die Steuereinheit 8 stellt zum Beispiel zumindest eine von der Amplitude, der Frequenz und der Phase eines AC-Stroms 9a ein, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird. Wenn sich zum Beispiel die Temperatur des beweglichen Elements ändert, das die bewegliche Platte 11 oder dergleichen aufweist, kann sich die Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements ändern. Die Steuereinheit 8 empfängt ein Signal in Bezug auf die Temperatur der beweglichen Platte 11 von dem Temperatursensor 28. Die Steuereinheit 8 ändert eine erste Frequenz des AC-Stroms 9a, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird, basierend auf der Temperatur der beweglichen Platte 11 so, dass die erste Frequenz des AC-Stroms 9a, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird, mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum übereinstimmt. Somit kann der Drehwinkel des Spiegels 12 (der Abtastwinkel des von dem Spiegel 12 reflektierten Lichts) aufrechterhalten werden.For example, the control unit 8 adjusts at least one of the amplitude, frequency and phase of an AC current 9a supplied to the first coil 20. For example, when the temperature of the movable member including the movable plate 11 or the like changes, the resonance frequency of the rotational movement of the movable member may change. The control unit 8 receives a signal related to the temperature of the movable plate 11 from the temperature sensor 28. The control unit 8 changes a first frequency of the AC current 9a supplied to the first coil 20 based on the temperature of the movable plate 11 that the first frequency of the AC current 9a supplied to the first coil 20 coincides with the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 14 and 17. Thus, the rotation angle of the mirror 12 (the scanning angle of the light reflected from the mirror 12) can be maintained.

Der Betrieb der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 10 beschrieben.The operation of the MEMS mirror device 1 is described with reference to 1 , 2 and 10 described.

Wie in den 1 und 2 dargestellt, legen die Magnetfeldgeneratoren 4a und 4b ein Magnetfeld 5 in der zweiten Richtung (y-Richtung) an die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 an. Die Steuereinheit 8 führt der ersten Spule 20 einen AC-Strom 9a zu. Die erste Frequenz des AC-Stroms 9a wird so vorgegeben, dass sie mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum übereinstimmt. Daher ist es möglich, für ein Schwingen des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) mit einem größeren Ablenkungswinkel und ein Schwingen des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) mit einer höheren Geschwindigkeit einen geringeren AC-Strom 9a zu verwenden. Das Magnetfeld 5 und der AC-Strom 9a erzeugen eine erste elektromagnetische Kraft. Wie in 10 dargestellt, schwingt die erste elektromagnetische Kraft den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) um die Twist-Träger 14 und 17 herum. Somit kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 ein optisches Abtasten in der ersten Richtung (x-Richtung) durchführen.Like in the 1 and 2 shown, the magnetic field generators 4a and 4b apply a magnetic field 5 in the second direction (y-direction) to the MEMS mirror device 1. The control unit 8 supplies the first coil 20 with an AC current 9a. The first frequency of the AC current 9a is set to coincide with the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 14 and 17. Therefore, it is possible to use a smaller AC current 9a for swinging the mirror 12 (the movable plate 11) at a larger deflection angle and swinging the mirror 12 (the movable plate 11) at a higher speed. The magnetic field 5 and the AC current 9a generate a first electromagnetic force. As in 10 As shown, the first electromagnetic force swings the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 14 and 17. Thus, the MEMS mirror device 1 can perform optical scanning in the first direction (x-direction).

Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 22 beschrieben.An example of a method for manufacturing the MEMS mirror device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG 12 until 22 described.

Bezugnehmend auf 12 wird ein SOI-Substrat 50 hergestellt. Das SOI-Substrat 50 weist eine Si-Trägerschicht 51, eine isolierende Schicht 52 sowie eine Si-Schicht 53 auf. Bei der isolierenden Schicht 52 handelt es sich zum Beispiel um eine SiO₂-Schicht.Referring to 12 an SOI substrate 50 is produced. The SOI substrate 50 has an Si carrier layer 51, an insulating layer 52 and an Si layer 53. The insulating layer 52 is, for example, an SiO ₂ layer.

Bezugnehmend auf 13 werden ein Temperatursensor 28 sowie Dehnungsmessstreifen 23 und 24 gebildet. Als ein Beispiel werden der Temperatursensor 28 und die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 durch Hinzufügen von Störstellen zu der Si-Schicht 53 gebildet.Referring to 13 A temperature sensor 28 and strain gauges 23 and 24 are formed. As an example, the temperature sensor 28 and the strain gauges 23 and 24 are formed by adding impurities to the Si layer 53.

Bezugnehmend auf 14 wird eine isolierende Schicht 54 auf dem SOI-Substrat 50 (der Si-Schicht 53) gebildet. Bei der isolierenden Schicht 54 handelt es sich zum Beispiel um eine SiO₂-Schicht. Die isolierende Schicht 54 kann zum Beispiel mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens gebildet werden. Danach wird ein Bereich der isolierenden Schicht 54 geätzt, um ein Kontaktloch in der isolierenden Schicht 54 zu bilden. Dadurch liegen zumindest ein Bereich des Temperatursensors 28 und zumindest ein Bereich der Dehnungsmessstreifen 23 und 24 in Bezug auf die isolierende Schicht 54 frei.Referring to 14 an insulating layer 54 is formed on the SOI substrate 50 (the Si layer 53). The insulating layer 54 is, for example, an SiO ₂ layer. The insulating layer 54 can be formed using, for example, a plasma CVD process. Thereafter, a portion of the insulating layer 54 is etched to form a contact hole in the insulating layer 54. As a result, at least a region of the temperature sensor 28 and at least a region of the strain gauges 23 and 24 are exposed with respect to the insulating layer 54.

Bezugnehmend auf 15 wird eine Metallschicht aus Aluminium, Gold, Silber, Kupfer oder dergleichen auf der isolierenden Schicht 54 gebildet. Danach wird ein Bereich der Metallschicht geätzt. Somit werden die Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b (mit Ausnahme der Brückendrähte der Drähte 40b, 48a, 48b), die Metallschicht 55 sowie die Anschlüsse 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b gebildet.Referring to 15 A metal layer made of aluminum, gold, silver, copper or the like is formed on the insulating layer 54. An area of the metal layer is then etched. Thus, the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b (except the bridge wires of the wires 40b, 48a, 48b), the metal layer 55 and the terminals 30a, 30b, 33a, 33b , 34a, 34b, 38a and 38b formed.

Bezugnehmend auf 16 wird eine isolierende Schicht 56 auf den Drähten 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a und 48b (mit Ausnahme der Brückendrähte der Drähte 40b, 48a und 48b), der Metallschicht 55 und den Anschlüssen 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b gebildet. Bei der isolierenden Schicht 56 handelt es sich zum Beispiel um eine anorganische isolierende Schicht, wie beispielsweise eine SiO₂-Schicht, oder eine organische isolierende Schicht. Die isolierende Schicht 56 kann zum Beispiel mittels eines Plasma-CVD-Verfahrens oder eines Beschichtungsverfahrens gebildet werden. Danach wird ein Bereich der isolierenden Schicht 56 geätzt. Dadurch werden die Anschlüsse 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a und 38b in Bezug auf die isolierende Schicht 56 freigelegt, und ein Bereich der Drähte 40b, 48a und 48b wird in Bezug auf die isolierende Schicht 56 freigelegt.Referring to 16 becomes an insulating layer 56 on the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 48a and 48b (except the bridge wires of the wires 40b, 48a and 48b), the metal layer 55 and the terminals 30a, 30b , 33a, 33b, 34a, 34b, 38a and 38b formed. The insulating layer 56 is, for example, an inorganic insulating layer, such as an SiO ₂ layer, or an organic insulating layer. The insulating layer 56 may be formed using, for example, a plasma CVD process or a coating process. A region of the insulating layer 56 is then etched. Thereby, the terminals 30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 38a and 38b are exposed with respect to the insulating layer 56, and a portion of the wires 40b, 48a and 48b are exposed with respect to the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf 17 wird eine Metallschicht, wie beispielsweise Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer, auf einem Bereich der isolierenden Schicht 56 gebildet. Danach wird ein Bereich der Metallschicht geätzt. Somit werden die Brückendrähte der Drähte 40b, 48a und 48b gebildet.Referring to 17 For example, a metal layer such as aluminum, gold, silver or copper is formed on a portion of the insulating layer 56. An area of the metal layer is then etched. Thus, the bridge wires of the wires 40b, 48a and 48b are formed.

Bezugnehmend auf 18 wird der Spiegel 12 mittels Gasphasenabscheidung oder dergleichen auf der isolierenden Schicht 56 gebildet. Zwischen dem Spiegel 12 und der isolierenden Schicht 56 kann eine (nicht gezeigte) darunterliegende Schicht gebildet werden, wie beispielsweise eine Cr-Schicht.Referring to 18 the mirror 12 is formed on the insulating layer 56 by means of vapor deposition or the like. An underlying layer (not shown), such as a Cr layer, may be formed between the mirror 12 and the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf 19 werden ein Bereich der isolierenden Schicht 54 und ein Bereich der isolierenden Schicht 56 geätzt. Ein Bereich der isolierenden Schicht 54 und ein Bereich der isolierenden Schicht 56 können zum Beispiel durch reaktives Ionenätzen (RIE) selektiv in Bezug auf die Si-Schicht 53 geätzt werden.Referring to 19 a region of the insulating layer 54 and a region of the insulating layer 56 are etched. A portion of the insulating layer 54 and a portion of the insulating layer 56 may be etched selectively with respect to the Si layer 53 by, for example, reactive ion etching (RIE).

Bezugnehmend auf 20 wird ein Bereich der Si-Schicht 53 von der Seite der vorderen Oberfläche des SOI-Substrats 50 aus zum Beispiel durch tiefes reaktives Ionenätzen (DRIE) geätzt. Die isolierende Schicht 52 fungiert als ein Stopper für den DRIE-Ätzvorgang.Referring to 20 For example, a portion of the Si layer 53 is etched from the front surface side of the SOI substrate 50 by, for example, deep reactive ion etching (DRIE). The insulating layer 52 acts as a stopper for the DRIE etch process.

Bezugnehmend auf 21 wird zum Beispiel ein Bereich der Si-Trägerschicht 51 von der Seite der rückwärtigen Oberfläche des SOI-Substrats 50 aus durch tiefes reaktives Ionenätzen (DRIE) geätzt, um eine Rippe 13 zu bilden, die einen Bereich der Si-Trägerschicht 51 enthält. Die isolierende Schicht 52 fungiert als ein Stopper für den DRIE-Ätzvorgang.Referring to 21 For example, an area of the Si carrier layer 51 is from the Side of the back surface of the SOI substrate 50 is etched by deep reactive ion etching (DRIE) to form a ridge 13 containing a portion of the Si support layer 51. The insulating layer 52 acts as a stopper for the DRIE etch process.

Bezugnehmend auf 22 wird ein Bereich der isolierenden Schicht 52 von der Seite der rückwärtigen Oberfläche des SOI-Substrats 50 aus geätzt. Dadurch werden die Twist-Träger 14 und 17 sowie die Mäander-Träger 15 und 18 gebildet. Ein Bereich der isolierenden Schicht 52 wird zum Beispiel durch reaktives Ionenätzen (RIE) selektiv in Bezug auf die Si-Trägerschicht 51 und die Si-Schicht 53 geätzt. Somit wird die in den 2 bis 8 dargestellte MEMS-Spiegeleinrichtung 1 erhalten.Referring to 22 a portion of the insulating layer 52 is etched from the back surface side of the SOI substrate 50. This creates the twist beams 14 and 17 and the meander beams 15 and 18. A portion of the insulating layer 52 is etched selectively with respect to the Si support layer 51 and the Si layer 53 by, for example, reactive ion etching (RIE). This means that in the 2 until 8th MEMS mirror device 1 shown is obtained.

Es werden die Effekte der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.The effects of the MEMS mirror device 1 of the present embodiment will be described.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: ein festes Element 10, ein bewegliches Element, das drehbar mit dem festen Element 10 gekoppelt ist, einen Spiegel 12 sowie zumindest einen ersten Draht (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b). Das bewegliche Element weist Folgendes auf: eine bewegliche Platte 11 mit einer vorderen Oberfläche 11a, zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 14 und 17), der (die) mit der beweglichen Platte 11 verbunden ist (sind), sowie zumindest einen ersten Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18), der (die) mit der beweglichen Platte 11 verbunden ist (sind).The MEMS mirror device 1 of the present embodiment includes: a fixed member 10, a movable member rotatably coupled to the fixed member 10, a mirror 12, and at least a first wire (for example, wires 40a, 40b, 48a and 48b). The movable member includes: a movable plate 11 having a front surface 11a, at least a first twist beam (for example, the twist beams 14 and 17) connected to the movable plate 11, and at least a first meander beam (for example, meander beams 15 and 18) connected to the movable plate 11.

Die longitudinale Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung). Der zumindest eine erste Mäander-Träger ist entlang des zumindest einen ersten Twist-Trägers angeordnet. Der Spiegel 12 ist auf der vorderen Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 ausgebildet. Der zumindest eine erste Draht erstreckt sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10. Der zumindest eine erste Draht ist auf dem zumindest einen ersten Mäander-Träger ausgebildet.The longitudinal direction of the at least one first twist carrier runs in the first direction (x-direction). The at least one first meander carrier is arranged along the at least one first twist carrier. The mirror 12 is formed on the front surface 11a of the movable plate 11. The at least one first wire extends from the movable plate 11 to the fixed element 10. The at least one first wire is formed on the at least one first meander carrier.

Dadurch ist es möglich, die Anzahl von Drähten zu reduzieren, die auf dem zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel den Twist-Trägern 14 und 17) ausgebildet sind und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers erstrecken, so dass es möglich wird, die Breite des zumindest einen ersten Twist-Trägers zu reduzieren. Dadurch kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.This makes it possible to reduce the number of wires formed on the at least one first twist beam (for example the twist beams 14 and 17) and extending along the longitudinal direction of the at least one first twist beam, so that it becomes possible to reduce the width of the at least one first twist carrier. This allows the MEMS mirror device 1 to have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Eigenschwingungsfrequenz des zumindest einen ersten Mäander-Trägers (zum Beispiel der Mäander-Träger 15 und 18), wenn beide Enden des zumindest einen ersten Mäander-Trägers fixiert sind, höher als die Resonanzfrequenz der ersten Drehbewegung des beweglichen Elements um den zumindest einen ersten Twist-Träger herum (zum Beispiel um die Twist-Träger 14 und 17 herum).In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, when both ends of the at least one first meander carrier are fixed, the natural oscillation frequency of the at least one first meander carrier (for example, the meander carrier 15 and 18) is higher than the resonance frequency of the first Rotating movement of the movable element around the at least one first twist carrier (for example around the twist carriers 14 and 17).

Daher folgt der zumindest eine erste Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18) gleichmäßig der Drehbewegung der beweglichen Platte 11 um den zumindest einen ersten Twist-Träger herum (zum Beispiel um die Twist-Träger 14 und 17 herum). Dadurch kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 ein stabileres optisches Abtasten durchführen.Therefore, the at least one first meander beam (for example the meander beams 15 and 18) smoothly follows the rotational movement of the movable plate 11 around the at least one first twist beam (for example around the twist beams 14 and 17). This allows the MEMS mirror device 1 to perform more stable optical scanning.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine erste Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18) eine geringere Steifigkeit als der zumindest eine erste Twist-Träger auf (zum Beispiel als die Twist-Träger 14 und 17).In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, the at least one first meander carrier (for example the meander carriers 15 and 18) has a lower rigidity than the at least one first twist carrier (for example than the twist carriers 14 and 17).

Daher ist es möglich, die an der Oberfläche des zumindest einen ersten Mäander-Trägers (zum Beispiel der Mäander-Träger 15 und 18) erzeugte Spannung auf weniger als die an der Oberfläche des zumindest einen ersten Twist-Trägers (zum Beispiel der Twist-Träger 14 und 17) erzeugte Spannung zu reduzieren, wenn der Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) gedreht wird, um den zumindest einen ersten Twist-Träger und den zumindest einen ersten Mäander-Träger zu verdrehen.Therefore, it is possible to set the tension generated on the surface of the at least one first meander beam (for example the meander beams 15 and 18) to less than that on the surface of the at least one first twist beam (for example the twist beam 14 and 17) to reduce tension generated when the mirror 12 (the movable plate 11) is rotated to twist the at least one first twist beam and the at least one first meander beam.

Dadurch ist es möglich, die an den auf der Oberfläche des zumindest einen ersten Mäander-Trägers ausgebildeten Drähten anliegende Spannung auf weniger als die an den auf der Oberfläche des zumindest einen ersten Twist-Trägers ausgebildeten Drähten anliegende Spannung zu reduzieren. Dementsprechend ist eine Beschädigung oder ein Brechen des zumindest einen ersten Drahts (zum Beispiel der Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) während des Betriebs der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 schwierig. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 verbessert.This makes it possible to reduce the voltage applied to the wires formed on the surface of the at least one first meander carrier to less than the voltage applied to the wires formed on the surface of the at least one first twist carrier. Accordingly, damage or breaking of the at least one first wire (for example, wires 40a, 40b, 48a and 48b) during operation of the MEMS mirror device 1 is difficult. This improves the reliability of the MEMS mirror device 1.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine erste Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18) eine Mehrzahl von ersten Mäander-Trägern auf (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18). Die Mehrzahl von ersten Mäander-Trägern ist in einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Mitte 11c der beweglichen Platte 11 angeordnet.In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, the at least one first meander carrier (for example, the meander carriers 15 and 18) has a plurality of first meander carriers (for example, the meander carriers 15 and 18). The plurality of first meander beams are rotational in a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11 arranged symmetrically with respect to the center 11c of the movable plate 11.

Daher ist es möglich, den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) symmetrisch um den zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 14 und 17) herum zu drehen, so dass ermöglicht wird, dass die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 ein optisches Abtasten symmetrisch durchführt. Da die an der beweglichen Platte 11 anliegende Spannung ferner symmetrisch ist, ist es möglich, die Oberflächenbelastung des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) zu reduzieren oder zu eliminieren.Therefore, it is possible to rotate the mirror 12 (the movable plate 11) symmetrically around the at least one first twist beam (for example, the twist beams 14 and 17), thereby allowing the MEMS mirror device 1 to be turned on optical scanning is carried out symmetrically. Further, since the voltage applied to the movable plate 11 is symmetrical, it is possible to reduce or eliminate the surface stress of the mirror 12 (the movable plate 11).

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine erste Draht (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) eine Mehrzahl von ersten Drähten auf. Die Mehrzahl von ersten Drähten ist auf dem zumindest einen ersten Mäander-Träger ausgebildet (zum Beispiel auf den Mäander-Trägern 15 und 18).In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, the at least one first wire (for example, wires 40a, 40b, 48a, and 48b) includes a plurality of first wires. The plurality of first wires are formed on the at least one first meander carrier (for example on the meander carriers 15 and 18).

Da auf dem zumindest einen ersten Mäander-Träger (zum Beispiel den Mäander-Trägern 15 und 18) mehr Drähte ausgebildet sein können, ist es möglich, die Anzahl von Drähten zu reduzieren, die auf dem zumindest einen ersten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 14 und 17). Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Since more wires can be formed on the at least one first meander carrier (for example the meander carriers 15 and 18), it is possible to reduce the number of wires formed on the at least one first twist carrier (for example). Example on the twist supports 14 and 17). Therefore, the MEMS mirror device 1 can have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine erste Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 14 und 17) die gleiche Schichtstruktur wie der zumindest eine erste Mäander-Träger auf (zum Beispiel wie die Mäander-Träger 15 und 18).In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, the at least one first twist carrier (for example the twist carriers 14 and 17) has the same layer structure as the at least one first meander carrier (for example like the meander carriers 15 and 18).

Daher ist es möglich, den zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 14 und 17) und den zumindest einen ersten Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 15 und 18) mittels des gleichen Prozesses herzustellen, so dass eine Reduzierung der Herstellungskosten für die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 ermöglicht wird.Therefore, it is possible to produce the at least one first twist beam (for example the twist beams 14 and 17) and the at least one first meander beam (for example the meander beams 15 and 18) using the same process, so that a reduction in the manufacturing costs for the MEMS mirror device 1 is made possible.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist ferner eine erste Spule 20 auf, die auf der beweglichen Platte 11 angeordnet ist. Der zumindest eine erste Draht (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) weist einen ersten Spulendraht auf (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b), der (die) mit der ersten Spule 20 verbunden ist (sind).The MEMS mirror device 1 of the present embodiment further includes a first coil 20 disposed on the movable plate 11. The at least one first wire (e.g., wires 40a, 40b, 48a, and 48b) includes a first coil wire (e.g., wires 40a, 40b) connected to the first coil 20.

Daher ist es möglich, die Anzahl von ersten Spulendrähten (zum Beispiel der Drähte 40a und 40b) zu reduzieren, die auf dem zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel den Twist-Trägern 14 und 17) ausgebildet sind und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen ersten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to reduce the number of first coil wires (for example, wires 40a and 40b) formed on the at least one first twist beam (for example, twist beams 14 and 17) and extending along the longitudinal direction of the at least one first twist carrier, so that a reduction in the width of the at least one first twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS mirror device 1 can have a larger optical scanning angle.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform weist ferner einen Temperatursensor 28 auf, der auf der beweglichen Platte 11 angeordnet ist. Der zumindest eine erste Draht (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) weist einen Temperatursensor-Draht auf (zum Beispiel die Drähte 48a und 48b), der (die) mit dem Temperatursensor 28 verbunden ist (sind).The MEMS mirror device 1 of the present embodiment further includes a temperature sensor 28 disposed on the movable plate 11. The at least one first wire (e.g., wires 40a, 40b, 48a, and 48b) includes a temperature sensor wire (e.g., wires 48a and 48b) connected to the temperature sensor 28.

Daher ist es möglich, die Anzahl von Temperatursensor-Drähten (zum Beispiel der Drähte 48a und 48b) zu reduzieren, die auf dem zumindest einen ersten Twist-Träger (zum Beispiel den Twist-Trägern 14 und 17) ausgebildet sind und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen ersten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to reduce the number of temperature sensor wires (for example, wires 48a and 48b) formed on the at least one first twist beam (for example, twist beams 14 and 17) and extending along the longitudinal Extend in the direction of the at least one first twist carrier, so that a reduction in the width of the at least one first twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS mirror device 1 can have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sind sämtliche der Drähte (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b), die den zumindest einen ersten Draht aufweisen (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 48a und 48b) und sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, auf dem zumindest einen ersten Mäander-Träger ausgebildet (zum Beispiel auf den Mäander-Trägern 15 und 18).In the MEMS mirror device 1 of the present embodiment, all of the wires (for example, the wires 40a, 40b, 48a and 48b) that include the at least one first wire (for example the wires 40a, 40b, 48a and 48b) and are separated from the movable plate 11 extend to the fixed element 10, on which at least one first meander beam is formed (for example on the meander beams 15 and 18).

Daher ist es möglich zu verhindern, dass die Drähte auf dem zumindest einen ersten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 14 und 17) und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen ersten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen ersten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1 einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to prevent the wires from being formed on the at least one first twist beam (for example, on the twist beams 14 and 17) and extending along the longitudinal direction of the at least one first twist beam, so that a Reduction of the width of the at least one first twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS mirror device 1 can have a larger optical scanning angle.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

Bezugnehmend auf 1 wird eine optische Abtasteinrichtung 2b gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die optische Abtasteinrichtung 2b der vorliegenden Ausführungsform weist eine MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform anstelle der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der ersten Ausführungsform auf. Bezugnehmend auf 23 weist die MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration ähnlich jener der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der ersten Ausführungsform auf, unterscheidet sich jedoch von dieser in erster Linie in Bezug auf die folgenden Aspekte.Referring to 1 An optical scanning device 2b according to a second embodiment is described. The optical pickup device 2b of the present embodiment includes a MEMS mirror device 1b of the present embodiment instead of the MEMS mirror device 1 of the first embodiment. Referring to 23 The MEMS mirror device 1b of the present embodiment has one Configuration similar to that of the MEMS mirror device 1 of the first embodiment, but differs from it primarily in the following aspects.

Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das bewegliche Element ferner Mäander-Träger 16 und 19 auf. Die Mäander-Träger 16 und 19 sind in einer ähnlichen Weise wie die Mäander-Träger 15 und 18 konfiguriert, unterscheiden sich jedoch von den Mäander-Trägern 15 und 18 in erster Linie hinsichtlich der Anordnung in Bezug auf die Twist-Träger 14 und 17.In the present embodiment, the movable member further includes meander beams 16 and 19. The meander beams 16 and 19 are configured in a similar manner to the meander beams 15 and 18, but differ from the meander beams 15 and 18 primarily in arrangement with respect to the twist beams 14 and 17.

Insbesondere sind die Mäander-Träger 16 und 19 mit der beweglichen Platte 11 verbunden. Die Mäander-Träger 15 und 16 sowie der Twist-Träger 14 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der ersten seitlichen Oberfläche 11e) der beweglichen Platte 11 verbunden. Die Mäander-Träger 15 und 16 sind entlang des Twist-Trägers 14 angeordnet. Die Mäander-Träger 18 und 19 sowie der Twist-Träger 17 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der zweiten seitlichen Oberfläche 11f) der beweglichen Platte 11 verbunden. Die Mäander-Träger 18, 19 sind entlang des Twist-Trägers 17 angeordnet.In particular, the meander beams 16 and 19 are connected to the movable plate 11. The meander beams 15 and 16 and the twist beam 14 are connected to the same surface (in particular the first side surface 11e) of the movable plate 11. The meander carriers 15 and 16 are arranged along the twist carrier 14. The meander beams 18 and 19 as well as the twist beam 17 are connected to the same surface (in particular the second side surface 11f) of the movable plate 11. The meander carriers 18, 19 are arranged along the twist carrier 17.

Die Mäander-Träger 16 und 19 können an einer Position angeordnet sein, an der eine an den Mäander-Trägern 16 und 19 anliegende Spannung gering ist, wenn die bewegliche Platte 11 gedreht wird, und eine von den Twist-Trägern 14 und 17 an die Mäander-Träger 16 und 19 angelegte Spannung gering ist, wenn die Twist-Träger 14 und 17 verdreht werden. Der Mäander-Träger 16 ist auf einer zweiten Seite (+y-Seite) des Twist-Trägers 14 angeordnet. Der Mäander-Träger 19 ist auf einer ersten Seite (-y-Seite) des Twist-Trägers 17 angeordnet.The meander beams 16 and 19 may be disposed at a position where a tension applied to the meander beams 16 and 19 when the movable plate 11 is rotated is small, and a tension applied to the meander beams 14 and 17 to the Meander carriers 16 and 19 is low when the twist carriers 14 and 17 are twisted. The meander carrier 16 is arranged on a second side (+y side) of the twist carrier 14. The meander carrier 19 is arranged on a first side (y side) of the twist carrier 17.

Insbesondere sind die Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 in einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Mitte 11c der beweglichen Platte 11 angeordnet. Die Mäander-Träger 15 und 16 sind auf beiden Seiten des Twist-Trägers 14 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 14 angeordnet. Die Mäander-Träger 18 und 19 sind auf beiden Seiten des Twist-Trägers 17 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 17 angeordnet.In particular, in a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11, the meander beams 15, 16, 18 and 19 are arranged rotationally symmetrically with respect to the center 11c of the movable plate 11. The meander carriers 15 and 16 are arranged on both sides of the twist carrier 14 symmetrically with respect to the twist carrier 14. The meander carriers 18 and 19 are arranged symmetrically with respect to the twist carrier 17 on both sides of the twist carrier 17.

Die Faltrichtung der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 verläuft in der zweiten Richtung (y-Richtung). Wie in 24 dargestellt, kann die Faltrichtung der Mäanderträger 15, 16, 18 und 19 auch in der ersten Richtung (x-Richtung) verlaufen. Die Twist-Träger 14 und 17 können die gleiche Schichtstruktur wie die Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 aufweisen.The folding direction of the meander beams 15, 16, 18 and 19 runs in the second direction (y-direction). As in 24 shown, the folding direction of the meander supports 15, 16, 18 and 19 can also run in the first direction (x-direction). The twist carriers 14 and 17 can have the same layer structure as the meander carriers 15, 16, 18 and 19.

Die Eigenschwingungsfrequenz der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 ist, wenn beide Enden der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 fixiert sind, höher als die Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum. Die Eigenschwingungsfrequenz der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 bezieht sich auf die Eigenschwingungsfrequenz von jedem der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 in dem primären Eigenschwingungsmodus, wenn beide Enden von jedem der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 fixiert sind. Daher folgen die Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 gleichmäßig der Drehbewegung der beweglichen Platte 11 um die Twist-Träger 14 und 17 herum, ohne die Drehbewegung der beweglichen Platte 11 zu behindern. Die Steifigkeit der Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 ist geringer als jene der Twist-Träger 14 und 17.The natural oscillation frequency of the meander beams 15, 16, 18 and 19, when both ends of the meander beams 15, 16, 18 and 19 are fixed, is higher than the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 14 and 17 . The natural frequency of the meander beams 15, 16, 18 and 19 refers to the natural frequency of each of the meander beams 15, 16, 18 and 19 in the primary natural mode when both ends of each of the meander beams 15, 16, 18 and 19 are fixed. Therefore, the meander beams 15, 16, 18 and 19 smoothly follow the rotational movement of the movable plate 11 around the twist beams 14 and 17 without hindering the rotational movement of the movable plate 11. The stiffness of the meander beams 15, 16, 18 and 19 is lower than that of the twist beams 14 and 17.

Der Draht 40a ist auf dem Mäander-Träger 15 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Der Draht 40b ist auf dem Mäander-Träger 16 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Der Draht 48a ist auf dem Mäander-Träger 18 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet. Der Draht 48b ist auf dem Mäander-Träger 19 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet. Auf jedem von den Mäander-Trägern 15, 16, 18 und 19 ist lediglich ein Draht ausgebildet. Sämtliche der Drähte 40a, 40b, 48a und 48b, die sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 15, 16, 18 und 19 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 17 ausgebildet.The wire 40a is formed on the meander beam 15 but is not formed on the twist beam 14. The wire 40b is formed on the meander beam 16 but is not formed on the twist beam 14. The wire 48a is formed on the meander carrier 18, but is not formed on the twist carrier 17. The wire 48b is formed on the meander carrier 19, but is not formed on the twist carrier 17. Only one wire is formed on each of the meander supports 15, 16, 18 and 19. All of the wires 40a, 40b, 48a and 48b extending from the movable plate 11 to the fixed member 10 are formed on the meander beams 15, 16, 18 and 19, but are not on the twist beams 14 and 17 trained.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform weist die folgenden Effekte zusätzlich zu den Effekten der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der ersten Ausführungsform auf.The MEMS mirror device 1b of the present embodiment has the following effects in addition to the effects of the MEMS mirror device 1 of the first embodiment.

Die Anzahl von Drähten, die auf jedem von den Mäander-Trägern 15 und 18 der MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, ist geringer als die Anzahl von Drähten, die auf jedem von den Mäander-Trägern 15 und 18 der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet sind. Auch wenn die Breite von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 der vorliegenden Ausführungsform die gleiche wie die Breite von jedem der Mäander-Träger 15 und 18 der ersten Ausführungsform ist, kann die Breite von jedem der Drähte 40a und 40b der vorliegenden Ausführungsform größer als die Breite von jedem der Drähte 40a und 40b der ersten Ausführungsform gestaltet werden.The number of wires formed on each of the meander beams 15 and 18 of the MEMS mirror device 1b of the present embodiment is less than the number of wires formed on each of the meander beams 15 and 18 of the MEMS mirror device 1 of the first embodiment are formed. Although the width of each of the meander beams 15 and 18 of the present embodiment is the same as the width of each of the meander beams 15 and 18 of the first embodiment, the width of each of the wires 40a and 40b of the present embodiment may be larger than the width of each of the wires 40a and 40b of the first embodiment can be designed.

Im Ergebnis ist es möglich, dass durch die Drähte 40a und 40b in der MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform ein höherer Strom als jener in der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 der ersten Ausführungsform fließt, so dass ermöglicht wird, dass sich der Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) mit einem größeren Winkel dreht. Dadurch kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1b einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.As a result, it is possible to achieve a higher through the wires 40a and 40b in the MEMS mirror device 1b of the present embodiment Current than that flows in the MEMS mirror device 1 of the first embodiment, allowing the mirror 12 (the movable plate 11) to rotate at a larger angle. This allows the MEMS mirror device 1b to have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der vorliegenden Ausführungsform sind die Mäander-Träger 15 und 16 auf beiden Seiten des Twist-Trägers 14 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 14 angeordnet. Die Mäander-Träger 18 und 19 sind auf beiden Seiten des Twist-Trägers 17 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 17 angeordnet. Daher wird die Stabilität der Drehbewegung des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 14 und 17 herum verbessert, so dass ermöglicht wird, dass die MEMS-Spiegeleinrichtung 1b ein stabileres optisches Abtasten durchführt.In the MEMS mirror device 1b of the present embodiment, the meander beams 15 and 16 are arranged on both sides of the twist beam 14 symmetrically with respect to the twist beam 14. The meander carriers 18 and 19 are arranged symmetrically with respect to the twist carrier 17 on both sides of the twist carrier 17. Therefore, the stability of the rotational movement of the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 14 and 17 is improved, allowing the MEMS mirror device 1b to perform more stable optical scanning.

Dritte AusführungsformThird embodiment

Bezugnehmend auf 25 wird eine optische Abtasteinrichtung 2c gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Die optische Abtasteinrichtung 2c der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration ähnlich jener der optischen Abtasteinrichtung 2 der ersten Ausführungsform auf, unterscheidet sich jedoch von der optischen Abtasteinrichtung 2 der ersten Ausführungsform in Bezug auf die folgenden Aspekte. Die optische Abtasteinrichtung 2c weist eine MEMS-Spiegeleinrichtung 1c anstelle der MEMS-Spiegeleinrichtung 1 auf. Die optische Abtasteinrichtung 2c weist ferner Magnetfeldgeneratoren 6a und 6b auf.Referring to 25 an optical scanning device 2c according to a third embodiment will be described. The optical pickup 2c of the present embodiment has a configuration similar to that of the optical pickup 2 of the first embodiment, but is different from the optical pickup 2 of the first embodiment in the following aspects. The optical scanning device 2c has a MEMS mirror device 1c instead of the MEMS mirror device 1. The optical scanning device 2c also has magnetic field generators 6a and 6b.

Die Magnetfeldgeneratoren 6a und 6b sind so konfiguriert, dass sie ein Magnetfeld 7 in der ersten Richtung (x-Richtung) an die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c anlegen. Bei den Magnetfeldgeneratoren 6a und 6b handelt es sich zum Beispiel um Permanentmagnete.The magnetic field generators 6a and 6b are configured to apply a magnetic field 7 in the first direction (x-direction) to the MEMS mirror device 1c. The magnetic field generators 6a and 6b are, for example, permanent magnets.

Bezugnehmend auf die 26 bis 34 wird die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c beschrieben. Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration ähnlich jener der MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der zweiten Ausführungsform auf, unterscheidet sich von dieser jedoch in erster Linie in Bezug auf die folgenden Aspekte.Referring to the 26 until 34 the MEMS mirror device 1c is described. The MEMS mirror device 1c of the present embodiment has a configuration similar to that of the MEMS mirror device 1b of the second embodiment, but differs from it primarily in the following aspects.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c weist das bewegliche Element ferner einen beweglichen Rahmen 61, Twist-Träger 64 und 67 sowie Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 auf. Das bewegliche Element kann ferner Rippen 63 aufweisen.In the MEMS mirror device 1c, the movable element also has a movable frame 61, twist carriers 64 and 67 and meander carriers 65, 66, 68 and 69. The movable element may further have ribs 63.

Der bewegliche Rahmen 61 ist zwischen dem festen Element 10 und der beweglichen Platte 11 angeordnet. Bei dem festen Element 10 handelt es sich zum Beispiel um einen festen Rahmen, und der bewegliche Rahmen 61 ist innerhalb des festen Rahmens und außerhalb der beweglichen Platte 11 angeordnet. Der bewegliche Rahmen 61 weist eine erste äußere seitliche Oberfläche 61e, eine zweite äußere seitliche Oberfläche 61f, eine erste innere seitliche Oberfläche 61g sowie eine zweite innere seitliche Oberfläche 61h auf.The movable frame 61 is arranged between the fixed member 10 and the movable plate 11. For example, the fixed member 10 is a fixed frame, and the movable frame 61 is disposed inside the fixed frame and outside the movable plate 11. The movable frame 61 has a first outer side surface 61e, a second outer side surface 61f, a first inner side surface 61g, and a second inner side surface 61h.

Jede von der ersten äußeren seitlichen Oberfläche 61e und der zweiten äußeren seitlichen Oberfläche 61f liegt dem festen Element 10 gegenüber. Jede von der ersten äußeren seitlichen Oberfläche 61e und der zweiten äußeren seitlichen Oberfläche 61f kann sich entlang der longitudinalen Richtung des beweglichen Rahmens 61 erstrecken, und es kann sich um eine longitudinale seitliche Oberfläche des beweglichen Rahmens 61 handeln. Jede von der ersten äußeren seitlichen Oberfläche 61e und der zweiten äußeren seitlichen Oberfläche 61f kann sich entlang der longitudinalen Richtung der beweglichen Platte 11 erstrecken und kann sich entlang der longitudinalen seitlichen Oberfläche (der ersten seitlichen Oberfläche 11e und der zweiten seitlichen Oberfläche 11f der beweglichen Platte) der beweglichen Platte 11 erstrecken.Each of the first outer side surface 61e and the second outer side surface 61f faces the fixed member 10. Each of the first outer lateral surface 61e and the second outer lateral surface 61f may extend along the longitudinal direction of the movable frame 61, and may be a longitudinal lateral surface of the movable frame 61. Each of the first outer side surface 61e and the second outer side surface 61f may extend along the longitudinal direction of the movable plate 11, and may extend along the longitudinal side surface (the first side surface 11e and the second side surface 11f of the movable plate) the movable plate 11 extend.

Jede von der ersten inneren seitlichen Oberfläche 61g und der zweiten inneren seitlichen Oberfläche 61h liegt der beweglichen Platte 11 gegenüber. Jede von der ersten inneren seitlichen Oberfläche 61g und der zweiten inneren seitlichen Oberfläche 61h kann sich entlang der transversalen Richtung des beweglichen Rahmens 61 erstrecken, und es kann sich um eine transversale seitliche Oberfläche des beweglichen Rahmens 61 handeln. Jede von der ersten inneren seitlichen Oberfläche 61g und der zweiten inneren seitlichen Oberfläche 61h kann sich entlang der transversalen Richtung der beweglichen Platte 11 erstrecken und kann sich entlang einer transversalen seitlichen Oberfläche der beweglichen Platte 11 erstrecken.Each of the first inner side surface 61g and the second inner side surface 61h faces the movable plate 11. Each of the first inner side surface 61g and the second inner side surface 61h may extend along the transverse direction of the movable frame 61, and may be a transverse side surface of the movable frame 61. Each of the first inner side surface 61g and the second inner side surface 61h may extend along the transverse direction of the movable plate 11 and may extend along a transverse side surface of the movable plate 11.

Der bewegliche Rahmen 61 ist mit den Twist-Trägern 14 und 17 verbunden. Die bewegliche Platte 11 ist drehbar mit dem beweglichen Rahmen 61 gekoppelt. Der bewegliche Rahmen 61 ist mit den Twist-Trägern 64 und 67 verbunden. Der bewegliche Rahmen 61 ist drehbar mit dem festen Element 10 gekoppelt. Bezugnehmend auf die 31 und 32 weist der bewegliche Rahmen 61 zum Beispiel eine Si-Schicht 53 auf.The movable frame 61 is connected to the twist beams 14 and 17. The movable plate 11 is rotatably coupled to the movable frame 61. The movable frame 61 is connected to the twist beams 64 and 67. The movable frame 61 is rotatably coupled to the fixed member 10. Referring to the 31 and 32 For example, the movable frame 61 has an Si layer 53.

Bezugnehmend auf die 31 und 32 sind die Rippen 63 auf der rückwärtigen Oberfläche 61b des beweglichen Rahmens 61 ausgebildet. Die Rippen 63 vergrößern die Steifigkeit des beweglichen Rahmens 61, um so zu verhindern, dass sich der bewegliche Rahmen 61 verdreht, wenn der bewegliche Rahmen 61 um die Twist-Träger 64 und 67 herum gedreht wird. Jede Rippe 63 weist zum Beispiel eine Si-Trägerschicht 51 und eine isolierende Schicht 52 auf.Referring to the 31 and 32 the ribs 63 are formed on the rear surface 61b of the movable frame 61. The ribs 63 increase the rigidity of the movable frame 61 so as to prevent the movable frame 61 from twisting when the movable frame 61 is rotated around the twist beams 64 and 67. Each rib 63 has, for example, a Si support layer 51 and an insulating layer 52.

Bezugnehmend auf die 26, 29 und 30 sind die Twist-Träger 14 und 17 mit der beweglichen Platte 11 verbunden. Die Twist-Träger 14 und 17 sind mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden.Referring to the 26 , 29 and 30 the twist beams 14 and 17 are connected to the movable plate 11. The twist beams 14 and 17 are connected to the movable frame 61.

Bezugnehmend auf die 26 bis 28 sind die Twist-Träger 64 und 67 mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden. Die Twist-Träger 64 und 67 sind mit dem festen Element 10 verbunden. Die longitudinale Richtung der Twist-Träger 64 und 67 verläuft in der zweiten Richtung (y-Richtung). Wie in 34 dargestellt, kann sich der bewegliche Rahmen 61 um die Twist-Träger 64 und 67 (y-Achse) herum drehen. Bezugnehmend auf 32 weisen die Twist-Träger 64 und 67 eine Si-Schicht 53 auf. Auf den Twist-Trägern 64 und 67 können die isolierende Schicht 54 und die isolierende Schicht 56 ausgebildet sein.Referring to the 26 until 28 the twist beams 64 and 67 are connected to the movable frame 61. The twist beams 64 and 67 are connected to the fixed element 10. The longitudinal direction of the twist beams 64 and 67 is in the second direction (y-direction). As in 34 shown, the movable frame 61 can rotate about the twist beams 64 and 67 (y-axis). Referring to 32 the twist carriers 64 and 67 have an Si layer 53. On the twist beams 64 and 67, the insulating layer 54 and the insulating layer 56 may be formed.

Bezugnehmend auf die 26, 29 und 30 sind die Mäander-Träger 15, 16, 18 und 19 mit der beweglichen Platte 11 und dem beweglichen Rahmen 61 verbunden. Die Mäander-Träger 15 und 16 sowie der Twist-Träger 14 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der ersten inneren seitlichen Oberfläche 61g) des beweglichen Rahmens 61 verbunden. Die Mäander-Träger 15 und 16 sind entlang des Twist-Trägers 14 angeordnet. Die Mäander-Träger 18 und 19 sowie der Twist-Träger 17 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der zweiten inneren seitlichen Oberfläche 61h) des beweglichen Rahmens 61 verbunden. Die Mäander-Träger 18 und 19 sind entlang des Twist-Trägers 17 angeordnet.Referring to the 26 , 29 and 30 the meander beams 15, 16, 18 and 19 are connected to the movable plate 11 and the movable frame 61. The meander beams 15 and 16 and the twist beam 14 are connected to the same surface (specifically the first inner side surface 61g) of the movable frame 61. The meander carriers 15 and 16 are arranged along the twist carrier 14. The meander beams 18 and 19 and the twist beam 17 are connected to the same surface (specifically the second inner side surface 61h) of the movable frame 61. The meander carriers 18 and 19 are arranged along the twist carrier 17.

Bezugnehmend auf die 26 bis 28 sind die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 mit dem festen Element 10 und dem beweglichen Rahmen 61 verbunden. Die Mäander-Träger 65 und 66 sowie der Twist-Träger 64 sind mit derselben Oberfläche (insbesondere der ersten äußeren seitlichen Oberfläche 61e) des beweglichen Rahmens 61 verbunden. Die Mäander-Träger 65 und 66 sind entlang des Twist-Trägers 64 angeordnet. Die Mäander-Träger 68 und 69 sowie der Twist-Träger 67 sind mit der gleichen Oberfläche (insbesondere der zweiten äußeren seitlichen Oberfläche 61f) des beweglichen Rahmens 61 verbunden. Die Mäander-Träger 68 und 69 sind entlang des Twist-Trägers 67 angeordnet.Referring to the 26 until 28 the meander beams 65, 66, 68 and 69 are connected to the fixed element 10 and the movable frame 61. The meander beams 65 and 66 and the twist beam 64 are connected to the same surface (specifically, the first outer side surface 61e) of the movable frame 61. The meander beams 65 and 66 are arranged along the twist beam 64. The meander beams 68 and 69 and the twist beam 67 are connected to the same surface (in particular the second outer lateral surface 61f) of the movable frame 61. The meander beams 68 and 69 are arranged along the twist beam 67.

Die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 können an einer Position angeordnet sein, an der die an den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69 anliegende Spannung gering ist, wenn die bewegliche Platte 11 gedreht wird, und die von den Twist-Trägern 64 und 67 an die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 angelegte Spannung gering ist, wenn die Twist-Träger 64 und 67 verdreht werden. Der Mäander-Träger 65 ist auf einer dritten Seite (+x-Seite) des Twist-Trägers 64 angeordnet. Der Mäander-Träger 66 ist auf einer vierten Seite (-x-Seite) des Twist-Trägers 64 angeordnet. Die vierte Seite liegt der dritten Seite gegenüber. Der Mäander-Träger 68 ist auf der vierten Seite (-x-Seite) des Twist-Trägers 67 angeordnet. Der Mäander-Träger 69 ist auf der dritten Seite (+x-Seite) des Twist-Trägers 67 angeordnet.The meander beams 65, 66, 68 and 69 may be arranged at a position where the tension applied to the meander beams 65, 66, 68 and 69 when the movable plate 11 is rotated is small and that of the Twist beams 64 and 67 applied to the meander beams 65, 66, 68 and 69 is low when the twist beams 64 and 67 are twisted. The meander carrier 65 is arranged on a third side (+x side) of the twist carrier 64. The meander carrier 66 is arranged on a fourth side (-x side) of the twist carrier 64. The fourth page is opposite the third page. The meander carrier 68 is arranged on the fourth side (-x side) of the twist carrier 67. The meander carrier 69 is arranged on the third side (+x side) of the twist carrier 67.

Insbesondere sind die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 in einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Mitte 11c der beweglichen Platte 11 angeordnet. Die Mäander-Träger 65 und 66 sind auf beiden Seiten des Twist-Trägers 64 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 64 angeordnet. Die Mäander-Träger 68 und 69 sind auf beiden Seiten des Twist-Trägers 67 symmetrisch in Bezug auf den Twist-Träger 67 angeordnet.In particular, in a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11, the meander beams 65, 66, 68 and 69 are arranged rotationally symmetrically with respect to the center 11c of the movable plate 11. The meander beams 65 and 66 are arranged on both sides of the twist beam 64 symmetrically with respect to the twist beam 64. The meander beams 68 and 69 are arranged on both sides of the twist beam 67 symmetrically with respect to the twist beam 67.

Die Faltrichtung der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 verläuft in der ersten Richtung (x-Richtung). Die Faltrichtung der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 kann auch in der zweiten Richtung (y-Richtung) verlaufen. Bezugnehmend auf 32 weisen die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 die Si-Schicht 53 auf. Auf den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69 können die isolierende Schicht 54 und die isolierende Schicht 56 ausgebildet sein. Die Twist-Träger 64 und 67 können die gleiche Schichtstruktur wie die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 aufweisen.The folding direction of the meander beams 65, 66, 68 and 69 is in the first direction (x direction). The folding direction of the meander beams 65, 66, 68 and 69 can also run in the second direction (y-direction). Referring to 32 the meander carriers 65, 66, 68 and 69 have the Si layer 53. The insulating layer 54 and the insulating layer 56 can be formed on the meander supports 65, 66, 68 and 69. The twist beams 64 and 67 can have the same layer structure as the meander beams 65, 66, 68 and 69.

Die Eigenschwingungsfrequenz der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 ist, wenn beide Enden der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 fixiert sind, höher als die Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 64 und 67 herum. Die Eigenschwingungsfrequenz der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 bezieht sich auf die Eigenschwingungsfrequenz der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 in dem primären Eigenschwingungsmodus, wenn beide Enden der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 fixiert sind. Daher folgen die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 gleichmäßig der Drehbewegung der beweglichen Platte 11 um die Twist-Träger 64 und 67 herum, ohne die Drehbewegung der beweglichen Platte zu behindern.The natural oscillation frequency of the meander beams 65, 66, 68 and 69, when both ends of the meander beams 65, 66, 68 and 69 are fixed, is higher than the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 64 and 67 . The natural vibration frequency of the meander beams 65, 66, 68 and 69 refers to the natural vibration frequency of the meander beams 65, 66, 68 and 69 in the primary natural vibration mode when both ends of the meander beams 65, 66, 68 and 69 are fixed . Therefore, the meander beams 65, 66, 68 and 69 smoothly follow the rotational movement of the movable plate 11 around the twist beams 64 and 67 without hindering the rotational movement of the movable plate.

Die Steifigkeit der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 ist geringer als jene der Twist-Träger 64 und 67. Die Steifigkeit der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 kann zum Beispiel durch die Länge, die Breite und die Anzahl von Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69 sowie den Abstand zwischen benachbarten Trägerbereichen der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 definiert werden.The stiffness of the meander beams 65, 66, 68 and 69 is lower than that of the twist beams 64 and 67. The stiffness of the meander beams 65, 66, 68 and 69 can be determined, for example, by the length, the width and the number of meander beams 65, 66, 68 and 69 as well as the distance between adjacent beam areas of the meander beams 65, 66, 68 and 69.

Daher ist es möglich, die an den Oberflächen der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 erzeugte Spannung auf weniger als die an den Oberflächen der Twist-Träger 64 und 67 erzeugte Spannung zu reduzieren, wenn der Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) gedreht wird, um die Twist-Träger 64 und 67 sowie die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 zu verdrehen. Dadurch ist es möglich, die an dem auf der Oberfläche des Mäander-Trägers ausgebildeten Draht (zum Beispiel einem Aluminium-Draht) anliegende Spannung auf weniger als die an dem auf der Oberfläche des Twist-Trägers ausgebildeten Draht anliegende Spannung zu reduzieren. Dementsprechend ist eine Beschädigung oder ein Brechen der Drähte (zum Beispiel der Drähte 43a, 43b, 44a, 44b, 48a und 48b) während des Betriebs der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c schwierig. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c verbessert. Der optische Abtastwinkel der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c kann vergrößert werden.Therefore, it is possible to reduce the tension generated on the surfaces of the meander beams 65, 66, 68 and 69 to less than the tension generated on the surfaces of the twist beams 64 and 67 when the mirror 12 (the movable plate 11 ) is rotated to twist the twist beams 64 and 67 and the meander beams 65, 66, 68 and 69. This makes it possible to reduce the voltage applied to the wire formed on the surface of the meander carrier (for example an aluminum wire) to less than the voltage applied to the wire formed on the surface of the twist carrier. Accordingly, damage or breakage of the wires (for example, wires 43a, 43b, 44a, 44b, 48a and 48b) is difficult during operation of the MEMS mirror device 1c. This improves the reliability of the MEMS mirror device 1c. The optical scanning angle of the MEMS mirror device 1c can be increased.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c weist ferner eine zweite Spule 70, Dehnungsmessstreifen 25 und 26, Anschlüsse 35a, 35b, 36a, 36b, 80a und 80b sowie Drähte 45a, 45b, 46a, 46b, 46c, 90a und 90b auf.The MEMS mirror device 1c also has a second coil 70, strain gauges 25 and 26, connections 35a, 35b, 36a, 36b, 80a and 80b and wires 45a, 45b, 46a, 46b, 46c, 90a and 90b.

Bezugnehmend auf die 26 bis 32 handelt es sich bei der zweiten Spule 70 zum Beispiel um eine Dünnschicht-Spule. Die zweite Spule 70 ist aus einer Metallschicht gebildet, wie beispielsweise aus Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer. Die zweite Spule 70 ist auf dem beweglichen Rahmen 61 angeordnet. Insbesondere ist die zweite Spule 70 auf der vorderen Oberfläche 11a des beweglichen Rahmens 61 angeordnet, wobei die isolierende Schicht 54 dazwischen eingefügt ist. Die isolierende Schicht 54 isoliert die zweite Spule 70 elektrisch von der Si-Schicht 53. Die zweite Spule 70 kann mit der isolierenden Schicht 56 bedeckt sein.Referring to the 26 until 32 The second coil 70 is, for example, a thin-film coil. The second coil 70 is formed of a metal layer such as aluminum, gold, silver or copper. The second coil 70 is arranged on the movable frame 61. Specifically, the second coil 70 is disposed on the front surface 11a of the movable frame 61 with the insulating layer 54 interposed therebetween. The insulating layer 54 electrically insulates the second coil 70 from the Si layer 53. The second coil 70 may be covered with the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26, 29 und 30 sind die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 zum Beispiel an einem Bereich der Twist-Träger 14 und 17 angeordnet, der sich distal zu der beweglichen Platte 11 befindet. Die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 sind zum Beispiel an einem Bereich des beweglichen Rahmens 61 angeordnet, der sich proximal zu den Twist-Trägern 14 und 17 befindet. Die Dehnungsmessstreifen 23 und 24 können zum Beispiel an einem Bereich der Twist-Träger 14 und 17 angeordnet sein, der sich proximal zu dem beweglichen Rahmen 61 befindet.Referring to the 26 , 29 and 30 For example, the strain gauges 23 and 24 are arranged on a region of the twist carriers 14 and 17 that is distal to the movable plate 11. The strain gauges 23 and 24 are arranged, for example, on a region of the movable frame 61 which is proximal to the twist beams 14 and 17. The strain gauges 23 and 24 may, for example, be arranged on a region of the twist beams 14 and 17 that is proximal to the movable frame 61.

Bezugnehmend auf die 26 bis 28 ermitteln die Dehnungsmessstreifen 25 und 26 einen Twist-Winkel der Twist-Träger 64 und 67, d.h. einen Drehwinkel θ_y des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 64 und 67 (y-Achse) herum. Die Dehnungsmessstreifen 25 und 26 sind zum Beispiel an einem Bereich der Twist-Träger 64 und 67 angeordnet, der sich distal zu dem beweglichen Rahmen 61 befindet. Die Dehnungsmessstreifen 25 und 26 sind zum Beispiel an einem Bereich der Twist-Träger 64 und 67, der sich proximal zu dem festen Element 10 befindet, oder an einem Bereich des festen Elements 10 angeordnet, der sich proximal zu den Twist-Trägern 64 und 67 befindet.Referring to the 26 until 28 The strain gauges 25 and 26 determine a twist angle of the twist carriers 64 and 67, ie a rotation angle θ _y of the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist carriers 64 and 67 (y-axis). The strain gauges 25 and 26 are arranged, for example, on a region of the twist beams 64 and 67 that is distal to the movable frame 61. The strain gauges 25 and 26 are arranged, for example, on a region of the twist beams 64 and 67 that is proximal to the fixed element 10, or on a region of the fixed element 10 that is proximal to the twist beams 64 and 67 located.

Die Dehnungsmessstreifen 25 und 26 weisen zum Beispiel ein piezoresistives Element 25a, 25b, 26a, 26b auf, das durch Diffundieren von Störstellen in die Si-Schicht 53 hinein gebildet wird. Wenn sich der Drehwinkel θ_y des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) ändert, ändert sich die an dem piezoresistiven Element 25a, 25b, 26a, 26b anliegende Spannung. Der elektrische Widerstand des piezoresistiven Elements 25a, 25b, 26a, 26b ändert sich gemäß der Änderung der Spannung. Der Twist-Winkel der Twist-Träger 64 und 67, d.h. der Drehwinkel θ_y des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 64 und 67 (y-Achse) herum kann aus der Änderung des elektrischen Widerstands des piezoresistiven Elements 25a, 25b, 26a, 26b ermittelt werden.The strain gauges 25 and 26 have, for example, a piezoresistive element 25a, 25b, 26a, 26b, which is formed by diffusing impurities into the Si layer 53. When the rotation angle θ _y of the mirror 12 (the movable plate 11) changes, the voltage applied to the piezoresistive element 25a, 25b, 26a, 26b changes. The electrical resistance of the piezoresistive element 25a, 25b, 26a, 26b changes according to the change in voltage. The twist angle of the twist beams 64 and 67, that is, the rotation angle _θy of the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 64 and 67 (y-axis) can be obtained from the change in the electrical resistance of the piezoresistive element 25a, 25b, 26a, 26b can be determined.

Die Anschlüsse 35a, 35b, 36a, 36b, 80a und 80b sind auf dem festen Element 10 ausgebildet. Die Anschlüsse 35a, 35b, 36a, 36b, 80a und 80b können aus dem gleichen Material wie jenem der ersten Spule 20, der zweiten Spule 70 sowie der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a und 90b gebildet sein. Die Anschlüsse 80a und 80b sind für die zweite Spule 70 vorgesehen. Die Anschlüsse 35a und 35b sind für den Dehnungsmessstreifen 25 vorgesehen. Die Anschlüsse 36a und 36b sind für den Dehnungsmessstreifen 26 vorgesehen.The terminals 35a, 35b, 36a, 36b, 80a and 80b are formed on the fixed member 10. The connections 35a, 35b, 36a, 36b, 80a and 80b can be made of the same material as that of the first coil 20, the second coil 70 and the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a and 90b may be formed. The connections 80a and 80b are intended for the second coil 70. The connections 35a and 35b are intended for the strain gauge 25. The connections 36a and 36b are intended for the strain gauge 26.

Jeder der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a und 90b ist aus einer Metallschicht gebildet, wie beispielsweise aus Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer. Jeder der Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a und 90b kann aus dem gleichen Material wie jenem der ersten Spule 20 und der zweiten Spule 70 gebildet sein.Each of the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a and 90b is formed of a metal layer such as aluminum, gold , silver or copper. Each of the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b, 90a and 90b may be made of the same material as that of the first coil 20 and the second coil 70 may be formed.

Die Drähte 40a und 40b erstrecken sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 40a von der ersten Spule 20 bis zu dem Anschluss 30a. Der Draht 40a ist auf dem Twist-Träger 67, dem beweglichen Rahmen 61 und dem Mäander-Träger 15 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Der Draht 40a erstreckt sich auf dem Twist-Träger 67 in der longitudinalen Richtung des Twist-Trägers 67. Der Draht 40b erstreckt sich von der ersten Spule 20 bis zu dem Anschluss 30b. Der Draht 40b ist auf dem Twist-Träger 67, dem beweglichen Rahmen 61 und dem Mäander-Träger 16 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet. Der Draht 40b erstreckt sich auf dem Twist-Träger 67 in der longitudinalen Richtung des Twist-Trägers 67.The wires 40a and 40b extend from the movable plate 11 to the fixed member 10. In particular, the wire 40a extends from the first coil 20 to the terminal 30a. The wire 40a is formed on the twist beam 67, the movable frame 61 and the meander beam 15, but is not formed on the twist beam 14. The wire 40a extends on the twist beam 67 in the longitudinal direction of the twist beam 67. The wire 40b extends from the first coil 20 to the connection 30b. The wire 40b is formed on the twist beam 67, the movable frame 61 and the meander beam 16, but is not formed on the twist beam 14. The wire 40b extends on the twist beam 67 in the longitudinal direction of the twist beam 67.

Die Drähte 48a und 48b erstrecken sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 48a von dem Temperatursensor 28 bis zu dem Anschluss 38a. Der Draht 48a ist auf den Mäander-Trägern 18 und 66 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 64 ausgebildet. Der Draht 48b erstreckt sich von dem Temperatursensor 28 bis zu dem Anschluss 38b. Der Draht 48b ist auf den Mäander-Trägern 19 und 68 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf den Twist-Trägern 17 und 67 ausgebildet.The wires 48a and 48b extend from the movable plate 11 to the fixed member 10. In particular, the wire 48a extends from the temperature sensor 28 to the terminal 38a. The wire 48a is formed on the meander beams 18 and 66 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beams 14 and 64. The wire 48b extends from the temperature sensor 28 to the terminal 38b. The wire 48b is formed on the meander beams 19 and 68 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beams 17 and 67.

Die Drähte 90a und 90b erstrecken sich von dem beweglichen Rahmen 61 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 90a von der zweiten Spule 70 bis zu dem Anschluss 80a. Der Draht 90a ist auf dem Twist-Träger 64 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet. Der Draht 90a erstreckt sich auf dem Twist-Träger 64 in der longitudinalen Richtung des Twist-Trägers 64. Der Draht 90b erstreckt sich von der zweiten Spule 70 bis zu dem Anschluss 80b. Der Draht 90b ist auf dem Twist-Träger 64 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet. Der Draht 90b erstreckt sich auf dem Twist-Träger 64 in der longitudinalen Richtung des Twist-Trägers 64.The wires 90a and 90b extend from the movable frame 61 to the fixed member 10. In particular, the wire 90a extends from the second coil 70 to the terminal 80a. The wire 90a is formed on the twist support 64 and the movable frame 61. The wire 90a extends on the twist carrier 64 in the longitudinal direction of the twist carrier 64. The wire 90b extends from the second coil 70 to the terminal 80b. The wire 90b is formed on the twist carrier 64 and the movable frame 61. The wire 90b extends on the twist beam 64 in the longitudinal direction of the twist beam 64.

Die Drähte 43a und 43b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 23 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 43a von dem piezoresistiven Element 23a bis zu dem Anschluss 33a. Der Draht 43a ist auf dem Mäander-Träger 69 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 67 ausgebildet. Der Draht 43b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 23b bis zu dem Anschluss 33b. Der Draht 43b ist auf dem Mäander-Träger 65 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 64 ausgebildet.The wires 43a and 43b extend from the strain gauge 23 to the fixed element 10. In particular, the wire 43a extends from the piezoresistive element 23a to the terminal 33a. The wire 43a is formed on the meander beam 69 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beam 67. The wire 43b extends from the piezoresistive element 23b to the terminal 33b. The wire 43b is formed on the meander beam 65 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beam 64.

Der Draht 43c ist mit dem piezoresistiven Element 23a und dem piezoresistiven Element 23b verbunden. Der Draht 43c ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmess-streifen 23 auf dem Twist-Träger 14 angeordnet ist, kann der Draht 43c auf dem Twist-Träger 14 ausgebildet sein. Der Draht 43c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der zweiten Richtung (y-Richtung)) des Twist-Trägers 14.The wire 43c is connected to the piezoresistive element 23a and the piezoresistive element 23b. The wire 43c is formed on the fixed member 10. When the strain gauge 23 is arranged on the twist carrier 14, the wire 43c may be formed on the twist carrier 14. The wire 43c extends primarily along the width direction (the second direction (y-direction)) of the twist beam 14.

Die Drähte 44a und 44b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 24 bis zu dem festen Element 10. Insbesondere erstreckt sich der Draht 44a von dem piezoresistiven Element 24a bis zu dem Anschluss 34a. Der Draht 44a ist auf dem Mäander-Träger 66 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 64 ausgebildet. Der Draht 44b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 24b bis zu dem Anschluss 34b. Der Draht 44b ist auf dem Mäander-Träger 68 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 67 ausgebildet. Der Draht 44c ist mit dem piezoresistiven Element 24a und dem piezoresistiven Element 24b verbunden. Der Draht 44c ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmess-streifen 24 auf dem Twist-Träger 17 angeordnet ist, kann der Draht 44c auf dem Twist-Träger 17 ausgebildet sein. Der Draht 44c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der zweiten Richtung (y-Richtung)) des Twist-Trägers 17.The wires 44a and 44b extend from the strain gauge 24 to the fixed element 10. In particular, the wire 44a extends from the piezoresistive element 24a to the terminal 34a. The wire 44a is formed on the meander beam 66 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beam 64. The wire 44b extends from the piezoresistive element 24b to the terminal 34b. The wire 44b is formed on the meander beam 68 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beam 67. The wire 44c is connected to the piezoresistive element 24a and the piezoresistive element 24b. The wire 44c is formed on the fixed member 10. If the strain gauge 24 is arranged on the twist carrier 17, the wire 44c can be formed on the twist carrier 17. The wire 44c extends primarily along the width direction (the second direction (y-direction)) of the twist beam 17.

Die Drähte 45a und 45b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 25 bis zu den Anschlüssen 35a und 35b. Insbesondere erstreckt sich der Draht 45a von dem piezoresistiven Element 25a bis zu dem Anschluss 35a. Der Draht 45a ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 45b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 25b bis zu dem Anschluss 35b. Der Draht 45b ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 45c ist mit dem piezoresistiven Element 25a und dem piezoresistiven Element 25b verbunden. Der Draht 45c ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmessstreifen 25 auf dem Twist-Träger 64 angeordnet ist, kann der Draht 45c auf dem Twist-Träger 64 ausgebildet sein. Der Draht 45c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der ersten Richtung (x-Richtung)) des Twist-Trägers 64.The wires 45a and 45b extend from the strain gauge 25 to the terminals 35a and 35b. In particular, the wire 45a extends from the piezoresistive element 25a to the terminal 35a. The wire 45a is formed on the fixed member 10. The wire 45b extends from the piezoresistive element 25b to the terminal 35b. The wire 45b is formed on the fixed member 10. The wire 45c is connected to the piezoresistive element 25a and the piezoresistive element 25b. The wire 45c is formed on the fixed member 10. When the strain gauge 25 is disposed on the twist carrier 64, the wire 45c may be formed on the twist carrier 64. The wire 45c extends primarily along the width direction (the first direction (x-direction)) of the twist beam 64.

Die Drähte 46a und 46b erstrecken sich von dem Dehnungsmessstreifen 26 bis zu den Anschlüssen 36a und 36b. Insbesondere erstreckt sich der Draht 46a von dem piezoresistiven Element 26a bis zu dem Anschluss 36a. Der Draht 46a ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 46b erstreckt sich von dem piezoresistiven Element 26b bis zu dem Anschluss 36b. Der Draht 46b ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Der Draht 46c ist mit dem piezoresistiven Element 26a und dem piezoresistiven Element 26b verbunden. Der Draht 46c ist auf dem festen Element 10 ausgebildet. Wenn der Dehnungsmessstreifen 26 auf dem Twist-Träger 67 ausgebildet ist, kann der Draht 46c auf dem Twist-Träger 67 ausgebildet sein. Der Draht 46c erstreckt sich in erster Linie entlang der Breitenrichtung (der ersten Richtung (x-Richtung)) des Twist-Trägers 67.Wires 46a and 46b extend from strain gauge 26 to terminals 36a and 36b. In particular, the wire 46a extends from the piezoresistive element 26a to the terminal 36a. The wire 46a is formed on the fixed member 10. The wire 46b extends from the piezoresistive element 26b to the terminal 36b. The wire 46b is formed on the fixed member 10. The wire 46c is connected to the piezoresistive element 26a and the piezoresistive element 26b. The wire 46c is formed on the fixed member 10. If the strain gauge 26 is formed on the twist carrier 67, the wire 46c may be formed on the twist carrier 67. The wire 46c extends primarily along the width direction (the first direction (x-direction)) of the twist beam 67.

Eine Mehrzahl von Drähten (zum Beispiel zwei Drähte) ist (sind) auf jedem von den Mäander-Trägern 66 und 68 ausgebildet. Die Drähte 48a und 48b, die sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 66 und 68 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 17, 64 und 67 ausgebildet. Die Drähte 40a und 40b, die sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 15 und 16 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 17 sowie 64 ausgebildet.A plurality of wires (e.g. two wires) are (are) on each of the meandering Carriers 66 and 68 are formed. The wires 48a and 48b extending from the movable plate 11 to the fixed member 10 are formed on the meander beams 66 and 68, but are not formed on the twist beams 14 and 17, 64 and 67. The wires 40a and 40b extending from the movable plate 11 to the fixed member 10 are formed on the meander beams 15 and 16, but are not formed on the twist beams 14 and 17 and 64.

Bezugnehmend auf die 26 bis 28 weist der Draht 40a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 40a überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 40a und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 40a und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 until 28 the wire 40a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 40a bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 40a and the second coil 70. The wire 40a and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26, 28 und 29 weist der Draht 40b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die erste Spulte 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 40b und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 40b und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 40b und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 40b und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 , 28 and 29 the wire 40b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 40b bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 40b and the first coil 20. The wire 40b and the first coil 20 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56. The second bridge wire of the wire 40b bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 40b and the second coil 70. The wire 40b and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 28 weist der Draht 43a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 43a überbrückt die zweite Spule70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 43a und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 43a und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 28 the wire 43a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 43a bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 43a and the second coil 70. The wire 43a and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26, 27 und 29 weist der Draht 43b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 43b überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 43b und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 43b und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 43b überbrückt den Draht 40b. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 43b und dem Draht 40b ausgebildet. Der Draht 43b und der Draht 40b sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 , 27 and 29 the wire 43b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 43b bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 43b and the second coil 70. The wire 43b and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56. The second bridge wire of wire 43b bridges wire 40b. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 43b and the wire 40b. The wire 43b and the wire 40b are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 27 weist der Draht 44a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 44a überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 44a und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 44a und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 27 the wire 44a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 44a bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 44a and the second coil 70. The wire 44a and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 28 weist der Draht 44b einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 44b überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 44b und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 44b und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 28 the wire 44b has a bridge wire. The bridge wire of the wire 44b bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 44b and the second coil 70. The wire 44b and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 27 weist der Draht 45c einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 45c überbrückt die Drähte 90a und 90b. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 45c und den Drähten 90a und 90b ausgebildet. Der Draht 45c und die Drähte 90a und 90b sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 27 the wire 45c has a bridge wire. The jumper wire of wire 45c bridges wires 90a and 90b. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 45c and the wires 90a and 90b. The wire 45c and the wires 90a and 90b are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 28 weist der Draht 46c einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 46c überbrückt die Drähte 40a und 40b. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 46c und den Drähten 40a und 40b ausgebildet. Der Draht 46c und die Drähte 40a und 40b sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 28 the wire 46c has a bridge wire. The jumper wire of wire 46c bridges wires 40a and 40b. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 46c and the wires 40a and 40b. The wire 46c and the wires 40a and 40b are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26, 27 und 30 weist der Draht 48a einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 48a überbrückt die erste Spule 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 48a und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 48a und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 48a überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 48a und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 48a und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 , 27 and 30 the wire 48a has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 48a bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 48a and the first coil 20. The wire 48a and the first coil 20 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56. The second bridge wire of the wire 48a bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 48a and the second coil 70. The wire 48a and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26, 28 und 30 weist der Draht 48b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die erste Spule 20. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem ersten Brückendraht des Drahts 48b und der ersten Spule 20 ausgebildet. Der Draht 48b und die erste Spule 20 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem zweiten Brückendraht des Drahts 48b und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 48b und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 , 28 and 30 the wire 48b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 48b bridges the first coil 20. The insulating layer 56 is formed between the first bridge wire of the wire 48b and the first coil 20. The wire 48b and the first coil 20 are through the insulating Layer 56 electrically isolated from each other. The second bridge wire of the wire 48b bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the second bridge wire of the wire 48b and the second coil 70. The wire 48b and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf die 26 und 27 weist der Draht 90b einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 90b überbrückt die zweite Spule 70. Die isolierende Schicht 56 ist zwischen dem Brückendraht des Drahts 90b und der zweiten Spule 70 ausgebildet. Der Draht 90b und die zweite Spule 70 sind durch die isolierende Schicht 56 elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 26 and 27 the wire 90b has a bridge wire. The bridge wire of the wire 90b bridges the second coil 70. The insulating layer 56 is formed between the bridge wire of the wire 90b and the second coil 70. The wire 90b and the second coil 70 are electrically insulated from each other by the insulating layer 56.

Bezugnehmend auf 25 ist die Steuereinheit 8 mit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c verbunden und steuert die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c.Referring to 25 the control unit 8 is connected to the MEMS mirror device 1c and controls the MEMS mirror device 1c.

Die Steuereinheit 8 stellt zum Beispiel zumindest eine von einer ersten Amplitude, einer ersten Frequenz oder einer ersten Phase des AC-Stroms 9a, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird, und zumindest eine von einer zweiten Amplitude, einer zweiten Frequenz oder einer zweiten Phase des AC-Stroms 9b ein, welcher der zweiten Spule 70 zugeführt wird.The control unit 8, for example, provides at least one of a first amplitude, a first frequency or a first phase of the AC current 9a which is supplied to the first coil 20, and at least one of a second amplitude, a second frequency or a second phase of the AC current 9b, which is supplied to the second coil 70.

Wenn sich zum Beispiel die Temperatur des beweglichen Elements ändert, das die bewegliche Platte 11 oder dergleichen aufweist, kann sich die Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements ändern. Die Steuereinheit 8 empfängt ein Signal in Bezug auf die Temperatur der beweglichen Platte 11 von dem Temperatursensor 28. Die Steuereinheit 8 ändert die erste Frequenz des AC-Stroms 9a, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird, basierend auf der Temperatur der beweglichen Platte 11 so, dass die erste Frequenz des AC-Stroms 9a, welcher der ersten Spule 20 zugeführt wird, mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum übereinstimmt.For example, when the temperature of the movable member including the movable plate 11 or the like changes, the resonance frequency of the rotational movement of the movable member may change. The control unit 8 receives a signal related to the temperature of the movable plate 11 from the temperature sensor 28. The control unit 8 changes the first frequency of the AC current 9a supplied to the first coil 20 based on the temperature of the movable plate 11 that the first frequency of the AC current 9a supplied to the first coil 20 coincides with the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 14 and 17.

Die Steuereinheit 8 ändert die zweite Frequenz des AC-Stroms 9b, welcher der zweiten Spule 70 zugeführt wird, basierend auf der Temperatur der beweglichen Platte 11 so, dass die zweite Frequenz des AC-Stroms 9b, welcher der zweiten Spule 70 zugeführt wird, mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 64 und 67 herum übereinstimmt. The control unit 8 changes the second frequency of the AC current 9b supplied to the second coil 70 based on the temperature of the movable plate 11 so that the second frequency of the AC current 9b supplied to the second coil 70 corresponds to the resonance frequency of the rotational movement of the movable element around the twist beams 64 and 67.

Somit kann der Drehwinkel des Spiegels 12 (der Abtastwinkel des durch den Spiegel 12 reflektierten Lichts) aufrechterhalten werden.Thus, the rotation angle of the mirror 12 (the scanning angle of the light reflected by the mirror 12) can be maintained.

Der Betrieb der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c wird unter Bezugnahme auf die 25, 26 und 34 beschrieben.The operation of the MEMS mirror device 1c is explained with reference to 25 , 26 and 34 described.

Wie in den 25 und 26 dargestellt, legen die Magnetfeldgeneratoren 4a und 4b ein Magnetfeld 5 in der zweiten Richtung (y-Richtung) an die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c an. Die Magnetfeldgeneratoren 6a und 6b legen ein Magnetfeld 7 in der ersten Richtung (x-Richtung) an die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c an. Die Steuereinheit 8 führt der ersten Spule 20 einen AC-Strom 9a zu und führt der zweiten Spule 70 einen AC-Strom 9b zu.Like in the 25 and 26 shown, the magnetic field generators 4a and 4b apply a magnetic field 5 in the second direction (y-direction) to the MEMS mirror device 1c. The magnetic field generators 6a and 6b apply a magnetic field 7 in the first direction (x-direction) to the MEMS mirror device 1c. The control unit 8 supplies an AC current 9a to the first coil 20 and supplies an AC current 9b to the second coil 70.

Das Magnetfeld 5 und der AC-Strom 9a erzeugen eine erste elektromagnetische Kraft. Wie in 34 dargestellt, schwingt die erste elektromagnetische Kraft den Spiegel 12 (die beweglichen Platte 11) um die Twist-Träger 14 und 17 herum. Insbesondere wird die erste Frequenz des AC-Stroms 9a so vorgegeben, dass sie mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 14 und 17 herum übereinstimmt. Daher ist es möglich, einen geringeren AC-Strom 9a zu verwenden, um den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) mit einem größeren Ablenkungswinkel um die Twist-Träger 14 und 17 herum zu schwingen und den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) mit einer höheren Geschwindigkeit um die Twist-Träger 14 und 17 herum zu schwingen.The magnetic field 5 and the AC current 9a generate a first electromagnetic force. As in 34 As shown, the first electromagnetic force swings the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 14 and 17. Specifically, the first frequency of the AC current 9a is set to coincide with the resonance frequency of the rotational movement of the movable member around the twist beams 14 and 17. Therefore, it is possible to use a lower AC current 9a to swing the mirror 12 (the movable plate 11) with a larger deflection angle around the twist beams 14 and 17 and the mirror 12 (the movable plate 11). to swing around the twist beams 14 and 17 at a higher speed.

Das Magnetfeld 7 und der AC-Strom 9b erzeugen eine zweite elektromagnetische Kraft. Wie in 34 dargestellt, schwingt die zweite elektromagnetische Kraft den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) um die Twist-Träger 64 und 67 herum. Insbesondere wird die zweite Frequenz des AC-Stroms 9b so vorgegeben, dass sie mit der Resonanzfrequenz der Drehbewegung des beweglichen Elements um die Twist-Träger 64 und 67 herum übereinstimmt.The magnetic field 7 and the AC current 9b generate a second electromagnetic force. As in 34 As shown, the second electromagnetic force swings the mirror 12 (the movable plate 11) around the twist beams 64 and 67. Specifically, the second frequency of the AC current 9b is set to coincide with the resonance frequency of the rotational movement of the movable member around the twist beams 64 and 67.

Daher ist es möglich, einen geringen AC-Strom 9b zu verwenden, um den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) mit einem größeren Ablenkungswinkel um die Twist-Träger 64 und 67 herum zu schwingen und den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) mit einer höheren Geschwindigkeit um die Twist-Träger 64 und 67 herum zu schwingen. Somit führt die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c ein optisches Abtasten in der ersten Richtung (x-Richtung) und der zweiten Richtung (y-Richtung) durch.Therefore, it is possible to use a small AC current 9b to swing the mirror 12 (the movable plate 11) with a larger deflection angle around the twist beams 64 and 67 and the mirror 12 (the movable plate 11). to swing around the twist beams 64 and 67 at a higher speed. Thus, the MEMS mirror device 1c performs optical scanning in the first direction (x-direction) and the second direction (y-direction).

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist die folgenden Effekte zusätzlich zu den Effekten der MEMS-Spiegeleinrichtung 1b der zweiten Ausführungsform auf.The MEMS mirror device 1c of the present embodiment has the following effects in addition to the effects of the MEMS mirror device 1b of the second embodiment.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist ferner zumindest einen zweiten Draht auf (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a und 44b). Das bewegliche Element weist ferner Folgendes auf: einen beweglichen Rahmen 61, der mit zumindest einem ersten Twist-Träger verbunden ist (zum Beispiel mit den Twist-Trägern 14 und 17), zumindest einen zweiten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 64 und 67), der (die) mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden ist (sind), sowie zumindest einen zweiten Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69), der (die) mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden ist (sind). Die longitudinale Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers verläuft in der zweiten Richtung (y-Richtung), die sich mit der ersten Richtung kreuzt. Der zumindest eine zweite Mäander-Träger ist entlang des zumindest einen zweiten Twist-Trägers angeordnet. Der zumindest eine zweite Draht erstreckt sich von dem beweglichen Rahmen 61 bis zu dem festen Element 10. Der zumindest eine zweite Draht ist auf dem zumindest einen zweiten Mäander-Träger ausgebildet.The MEMS mirror device 1c of the present embodiment further comprises at least a second wire (for example, wires 43a, 43b, 44a and 44b). The movable element further comprises: a movable frame 61 connected to at least a first twist beam (for example, to the twist beams 14 and 17), at least one second twist beam (for example, to the twist beams 64 and 67) connected to the movable frame 61, and at least one second meander beam (for example, the meander beams 65, 66, 68 and 69) connected to the movable frame 61 is (are) connected. The longitudinal direction of the at least one second twist beam runs in the second direction (y-direction), which intersects with the first direction. The at least one second meander carrier is arranged along the at least one second twist carrier. The at least one second wire extends from the movable frame 61 to the fixed element 10. The at least one second wire is formed on the at least one second meander carrier.

Dadurch ist es möglich, die Anzahl von Drähten zu reduzieren, die auf dem zumindest einen zweiten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 64 und 67) und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen zweiten Twist-Trägers ermöglicht wird. Dadurch kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.This makes it possible to reduce the number of wires that are formed on the at least one second twist carrier (for example on the twist carriers 64 and 67) and extend along the longitudinal direction of the at least one second twist carrier, so that a reduction in the width of the at least one second twist carrier is made possible. This allows the MEMS mirror device 1c to have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform ist die Eigenschwingungsfrequenz des zumindest einen zweiten Mäander-Trägers (zum Beispiel der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69), wenn beide Enden des zumindest einen zweiten Mäander-Trägers fixiert sind, höher als die Resonanzfrequenz der zweiten Drehbewegung des beweglichen Elements um den zumindest einen zweiten Twist-Träger herum (zum Beispiel um die Twist-Träger 64 und 67 herum).In the MEMS mirror device 1c of the present embodiment, when both ends of the at least one second meander carrier are fixed, the natural oscillation frequency of the at least one second meander carrier (for example, the meander carrier 65, 66, 68 and 69) is higher than the resonance frequency of the second rotational movement of the movable element around the at least one second twist beam (for example around the twist beams 64 and 67).

Daher folgt der zumindest eine zweite Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69) gleichmäßig der Drehbewegung der beweglichen Platte 11 um den zumindest einen zweiten Twist-Träger herum (zum Beispiel um die Twist-Träger 64 und 67 herum). Dadurch kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c ein stabileres optisches Abtasten durchführen.Therefore, the at least one second meander beam (for example, the meander beams 65, 66, 68 and 69) smoothly follows the rotational movement of the movable plate 11 around the at least one second twist beam (for example around the twist beams 64 and 67 around). This allows the MEMS mirror device 1c to perform more stable optical scanning.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine zweite Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69) eine geringere Steifigkeit auf als der zumindest eine zweite Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 64 und 67).In the MEMS mirror device 1c of the present embodiment, the at least one second meander carrier (for example the meander carriers 65, 66, 68 and 69) has a lower rigidity than the at least one second twist carrier (for example the twist carrier Carriers 64 and 67).

Daher ist es möglich, die an der Oberfläche des zumindest einen zweiten Mäander-Trägers (zum Beispiel der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69) erzeugte Spannung auf weniger als die an der Oberfläche des zumindest einen zweiten Twist-Trägers (zum Beispiel der Twist-Träger 64 und 67) erzeugte Spannung zu reduzieren, wenn der Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) gedreht wird, um den zumindest einen zweiten Twist-Träger und den zumindest einen zweiten Mäander-Träger zu verdrehen. Dadurch ist es möglich, die an den auf der Oberfläche des zumindest einen zweiten Mäander-Trägers ausgebildeten Drähten anliegende Spannung auf weniger als die an den auf der Oberfläche des zumindest einen zweiten Twist-Trägers ausgebildeten Drähten anliegende Spannung zu reduzieren. Dementsprechend ist eine Beschädigung oder ein Brechen des zumindest einen zweiten Drahts (zum Beispiel der Drähte 43a, 43b, 44a und 44b) während des Betriebs der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c schwierig. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c verbessert.Therefore, it is possible to reduce the tension generated on the surface of the at least one second meander beam (for example, the meander beams 65, 66, 68 and 69) to less than that on the surface of the at least one second twist beam (for example the twist beams 64 and 67) to reduce tension generated when the mirror 12 (the movable plate 11) is rotated to twist the at least one second twist beam and the at least one second meander beam. This makes it possible to reduce the voltage applied to the wires formed on the surface of the at least one second meander carrier to less than the voltage applied to the wires formed on the surface of the at least one second twist carrier. Accordingly, damage or breakage of the at least a second wire (for example, wires 43a, 43b, 44a and 44b) is difficult during operation of the MEMS mirror device 1c. This improves the reliability of the MEMS mirror device 1c.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine zweite Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69) eine Mehrzahl von zweiten Mäander-Trägern auf (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69). Die Mehrzahl von zweiten Mäander-Trägern ist in einer Draufsicht auf die vordere Oberfläche 11a der beweglichen Platte 11 rotationssymmetrisch in Bezug auf die Mitte 11c der beweglichen Platte 11 angeordnet.In the MEMS mirror device 1c of the present embodiment, the at least one second meander carrier (for example, the meander carriers 65, 66, 68 and 69) has a plurality of second meander carriers (for example, the meander carriers 65, 66 , 68 and 69). The plurality of second meander beams are arranged rotationally symmetrically with respect to the center 11c of the movable plate 11 in a plan view of the front surface 11a of the movable plate 11.

Daher ist es möglich, den Spiegel 12 (die bewegliche Platte 11) symmetrisch um den zumindest einen zweiten Twist-Träger herum zu drehen (zum Beispiel um die Twist-Träger 64 und 67 herum), so dass ermöglicht wird, dass die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c ein optisches Abtasten symmetrisch durchführt. Da die an der beweglichen Platte 11 anliegende Spannung symmetrisch ist, ist es ferner möglich, die Oberflächenbelastung des Spiegels 12 (der beweglichen Platte 11) zu reduzieren oder zu eliminieren.Therefore, it is possible to rotate the mirror 12 (the movable plate 11) symmetrically around the at least a second twist beam (for example, around the twist beams 64 and 67), thereby enabling the MEMS mirror device 1c performs optical scanning symmetrically. Further, since the voltage applied to the movable plate 11 is symmetrical, it is possible to reduce or eliminate the surface stress of the mirror 12 (the movable plate 11).

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest eine zweite Draht (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a und 44b) eine Mehrzahl von zweiten Drähten auf (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a und 44b). Die Mehrzahl von zweiten Drähten ist auf dem zumindest einen zweiten Mäander-Träger ausgebildet (zum Beispiel auf den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69).In the MEMS mirror device 1c of the present embodiment, the at least one second wire (for example, wires 43a, 43b, 44a and 44b) includes a plurality of second wires (for example wires 43a, 43b, 44a and 44b). The plurality of second wires are formed on the at least one second meander carrier (for example, on the meander carriers 65, 66, 68 and 69).

Da auf dem zumindest einen zweiten Mäander-Träger (zum Beispiel auf den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69) mehr Drähte ausgebildet sein können, ist es möglich, die Anzahl von Drähten zu reduzieren, die auf zumindest einem zweiten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 64 und 67). Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Since more wires can be formed on the at least one second meander carrier (for example on the meander carriers 65, 66, 68 and 69), it is possible to reduce the number of wires decorate, which are formed on at least a second twist carrier (for example on the twist carriers 64 and 67). Therefore, the MEMS mirror device 1c can have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der vorliegenden Ausführungsform weist der zumindest einen zweite Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 64 und 67) die gleiche Schichtstruktur wie der zumindest eine zweite Mäander-Träger auf (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69).In the MEMS mirror device 1c of the present embodiment, the at least one second twist carrier (for example the twist carriers 64 and 67) has the same layer structure as the at least one second meander carrier (for example the meander carriers 65, 66 , 68 and 69).

Daher ist es möglich, den zumindest einen zweiten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 64 und 67) sowie den zumindest einen zweiten Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69) mittels des gleichen Prozesses herzustellen, so dass eine Reduzierung der Herstellungskosten für die MEMS-Spiegeleinrichtung 1c ermöglicht wird.Therefore, it is possible to form the at least one second twist beam (for example, the twist beams 64 and 67) and the at least one second meander beam (for example, the meander beams 65, 66, 68 and 69) using the same process to produce, so that a reduction in the manufacturing costs for the MEMS mirror device 1c is made possible.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

Bezugnehmend auf 25 wird eine optische Abtasteinrichtung 2d gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Die optische Abtasteinrichtung 2d der vorliegenden Ausführungsform weist eine MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform anstelle der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der dritten Ausführungsform auf. Bezugnehmend auf die 29, 30 und 35 bis37 weist die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration ähnlich jener der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der dritten Ausführungsform auf, unterscheidet sich jedoch von dieser in erster Linie in Bezug auf die folgenden Aspekte.Referring to 25 an optical scanning device 2d according to a fourth embodiment will be described. The optical pickup 2d of the present embodiment includes a MEMS mirror device 1d of the present embodiment instead of the MEMS mirror device 1c of the third embodiment. Referring to the 29 , 30 and 35 until 37 The MEMS mirror device 1d of the present embodiment has a configuration similar to that of the MEMS mirror device 1c of the third embodiment, but differs from it primarily in the following aspects.

Der Draht 40a ist auf den Mäander-Trägern 15 und 69 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 67 ausgebildet. Der Draht 40b ist auf den Mäander-Trägern 16 und 69 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, ist jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14 und 67 ausgebildet.The wire 40a is formed on the meander beams 15 and 69 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beams 14 and 67. The wire 40b is formed on the meander beams 16 and 69 and the movable frame 61, but is not formed on the twist beams 14 and 67.

Die Drähte 90a und 90b sind auf dem Mäander-Träger 65 sowie dem beweglichen Rahmen 61 ausgebildet, sind jedoch nicht auf dem Twist-Träger 64 ausgebildet. Der Draht 43a ist auf dem Mäander-Träger 68 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 67 ausgebildet. Der Draht 43b ist auf dem Mäander-Träger 66 ausgebildet, ist jedoch nicht auf dem Twist-Träger 64 ausgebildet.The wires 90a and 90b are formed on the meander beam 65 and the movable frame 61, but are not formed on the twist beam 64. The wire 43a is formed on the meander beam 68, but is not formed on the twist beam 67. The wire 43b is formed on the meander beam 66 but is not formed on the twist beam 64.

Auf jedem der Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69 ist eine Mehrzahl von Drähten ausgebildet. Insbesondere sind die Drähte 90a und 90b auf dem Mäander-Träger 65 ausgebildet. Die Drähte 43b, 44a und 48a sind auf dem Mäander-Träger 66 ausgebildet. Die Drähte 43a, 44b und 48b sind auf dem Mäander-Träger 68 ausgebildet. Die Drähte 40a und 40b sind auf dem Mäander-Träger 69 ausgebildet. Sämtliche Drähte 40a, 40b, 48a und 48b, die sich von der beweglichen Platte 11 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 15, 16, 18, 19, 66, 68 und 69 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 14, 17, 64 und 67 ausgebildet. Sämtliche Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 44a, 44b, 48a, 48b, 90a und 90b, die sich von dem beweglichen Rahmen 61 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, sind auf den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69 ausgebildet, sind jedoch nicht auf den Twist-Trägern 64 und 67 ausgebildet.A plurality of wires are formed on each of the meander supports 65, 66, 68 and 69. In particular, the wires 90a and 90b are formed on the meander support 65. The wires 43b, 44a and 48a are formed on the meander support 66. The wires 43a, 44b and 48b are formed on the meander support 68. The wires 40a and 40b are formed on the meander support 69. All of the wires 40a, 40b, 48a and 48b extending from the movable plate 11 to the fixed member 10 are formed on, but not on, the meander supports 15, 16, 18, 19, 66, 68 and 69 the twist carriers 14, 17, 64 and 67. All wires 40a, 40b, 43a, 43b, 44a, 44b, 48a, 48b, 90a and 90b extending from the movable frame 61 to the fixed element 10 are on the meander supports 65, 66, 68 and 69 formed, but are not formed on the twist supports 64 and 67.

Bezugnehmend auf die 35 und 37 weist der Draht 40a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 40a überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 40a und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 35 and 37 the wire 40a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 40a bridges the second coil 70. The wire 40a and the second coil 70 are electrically insulated from each other.

Bezugnehmend auf die 29, 35 und 37 weist der Draht 40b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die erste Spule 20. Der Draht 40b und die erste Spule 20 sind elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 40b überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 40b und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 29 , 35 and 37 the wire 40b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 40b bridges the first coil 20. The wire 40b and the first coil 20 are electrically insulated from each other. The second bridge wire of the wire 40b bridges the second coil 70. The wire 40b and the second coil 70 are electrically insulated from each other.

Bezugnehmend auf die 35 und 37 weist der Draht 43a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 43a überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 43a und die zweite Spule70 sind elektrisch isoliert voneinander. Bezugnehmend auf die 30, 35 und 36 weist der Draht 43b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 43b überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 43b und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 43b überbrückt den Draht 40b. Der Draht 43b und der Draht 40b sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 35 and 37 the wire 43a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 43a bridges the second coil 70. The wire 43a and the second coil 70 are electrically insulated from each other. Referring to the 30 , 35 and 36 the wire 43b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 43b bridges the second coil 70. The wire 43b and the second coil 70 are electrically insulated from each other. The second bridge wire of wire 43b bridges wire 40b. The wire 43b and the wire 40b are electrically insulated from each other.

Bezugnehmend auf die 35 und 36 weist der Draht 44a einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 44a überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 44a und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander. Bezugnehmend auf die 35 und 37 weist der Draht 44b einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 44b überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 44b und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 35 and 36 the wire 44a has a bridge wire. The bridge wire of the wire 44a bridges the second coil 70. The wire 44a and the second coil 70 are electrically insulated from each other. Referring to the 35 and 37 the wire 44b has a bridge wire. The bridge wire of the wire 44b bridges the second coil 70. The wire 44b and the second coil 70 are electrically insulated from each other.

Bezugnehmend auf die 35 und 36 weist der Draht 45c keinen Brückendraht auf. Bezugnehmend auf die 35 und 37 weist der Draht 46c keinen Brückendraht auf.Referring to the 35 and 36 the wire 45c does not have a bridge wire. Referring to the 35 and 37 the wire 46c does not have a bridge wire.

Bezugnehmend auf die 30, 35 und 36 weist der Draht 48a einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 48a überbrückt die erste Spule 20. Der Draht 48a und die erste Spule 20 sind elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 48a überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 48a und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander. Bezugnehmend auf die 30, 35 und 37 weist der Draht 48b einen ersten Brückendraht und einen zweiten Brückendraht auf. Der erste Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die erste Spule 20. Der Draht 48b und die erste Spule 20 sind elektrisch isoliert voneinander. Der zweite Brückendraht des Drahts 48b überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 48b und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 30 , 35 and 36 the wire 48a has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 48a bridges the first coil 20. The wire 48a and the first coil 20 are electrically insulated from each other. The second bridge wire of the wire 48a bridges the second coil 70. The wire 48a and the second coil 70 are electrically insulated from each other. Referring to the 30 , 35 and 37 the wire 48b has a first bridge wire and a second bridge wire. The first bridge wire of the wire 48b bridges the first coil 20. The wire 48b and the first coil 20 are electrically insulated from each other. The second bridge wire of the wire 48b bridges the second coil 70. The wire 48b and the second coil 70 are electrically insulated from each other.

Bezugnehmend auf die 35 und 36 weist der Draht 90b einen Brückendraht auf. Der Brückendraht des Drahts 90b überbrückt die zweite Spule 70. Der Draht 90b und die zweite Spule 70 sind elektrisch isoliert voneinander.Referring to the 35 and 36 the wire 90b has a bridge wire. The bridge wire of the wire 90b bridges the second coil 70. The wire 90b and the second coil 70 are electrically insulated from each other.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform weist die folgenden Effekte ähnlich jenen der MEMS-Spiegeleinrichtung 1c der dritten Ausführungsform auf.The MEMS mirror device 1d of the present embodiment has the following effects similar to those of the MEMS mirror device 1c of the third embodiment.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner zumindest einen zweiten Draht auf (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a, 44b, 90a und 90b). Das bewegliche Element weist ferner Folgendes auf: einen beweglichen Rahmen 61, der mit zumindest einem ersten Twist-Träger verbunden ist (zum Beispiel mit den Twist-Trägern 14 und 17), zumindest einen zweiten Twist-Träger (zum Beispiel die Twist-Träger 64 und 67), der (die) mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden ist (sind), sowie zumindest einen zweiten Mäander-Träger (zum Beispiel die Mäander-Träger 65, 66, 68 und 69), der (die) mit dem beweglichen Rahmen 61 verbunden ist (sind).The MEMS mirror device 1d of the present embodiment further includes at least a second wire (for example, wires 43a, 43b, 44a, 44b, 90a and 90b). The movable element further comprises: a movable frame 61 connected to at least a first twist beam (for example, to the twist beams 14 and 17), at least one second twist beam (for example, to the twist beams 64 and 67) connected to the movable frame 61, and at least one second meander beam (for example, the meander beams 65, 66, 68 and 69) connected to the movable frame 61 is (are) connected.

Die longitudinale Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers verläuft in der zweiten Richtung (y-Richtung), die sich mit der ersten Richtung kreuzt. Der zumindest eine zweite Mäander-Träger ist entlang des zumindest einen zweiten Twist-Trägers angeordnet. Der zumindest eine zweite Draht erstreckt sich von dem beweglichen Rahmen 61 bis zu dem festen Element 10. Der zumindest eine zweite Draht ist auf dem zumindest einen zweiten Mäander-Träger ausgebildet.The longitudinal direction of the at least one second twist beam runs in the second direction (y-direction), which intersects with the first direction. The at least one second meander carrier is arranged along the at least one second twist carrier. The at least one second wire extends from the movable frame 61 to the fixed element 10. The at least one second wire is formed on the at least one second meander carrier.

Daher ist es möglich, die Anzahl von Drähten zu reduzieren, die auf dem zumindest einen zweiten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 64 und 67) und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen zweiten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to reduce the number of wires formed on the at least one second twist beam (for example, on the twist beams 64 and 67) and extending along the longitudinal direction of the at least one second twist beam, so that a reduction in the width of the at least one second twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS mirror device 1d can have a larger optical scanning angle.

Die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform weist ferner eine zweite Spule 70 auf, die auf dem beweglichen Rahmen 61 angeordnet ist. Der zumindest eine zweite Draht (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a, 44b, 90a und 90b) weist einen zweiten Spulendraht auf (zum Beispiel die Drähte 90a und 90b), der (die) mit der zweiten Spule 70 verbunden ist (sind).The MEMS mirror device 1d of the present embodiment further includes a second coil 70 disposed on the movable frame 61. The at least one second wire (e.g., wires 43a, 43b, 44a, 44b, 90a, and 90b) includes a second coil wire (e.g., wires 90a and 90b) connected to the second coil 70 ).

Daher ist es möglich, die Anzahl von zweiten Spulendrähten zu reduzieren (zum Beispiel der Drähte 90a und 90b), die auf dem zumindest einen zweiten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 64 und 67) und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen zweiten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Spiegeleinrichtung 1d einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to reduce the number of second coil wires (for example, wires 90a and 90b) formed on the at least one second twist beam (for example, on twist beams 64 and 67) and located along the longitudinal Extend in the direction of the at least one second twist carrier, so that a reduction in the width of the at least one second twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS mirror device 1d can have a larger optical scanning angle.

Bei der MEMS-Spiegeleinrichtung 1d der vorliegenden Ausführungsform sind sämtliche Drähte (zum Beispiel die Drähte 40a, 40b, 43a, 43b, 44a, 44b, 48a, 48b, 90a und 90b), die den zumindest einen zweiten Draht aufweisen (zum Beispiel die Drähte 43a, 43b, 44a, 44b, 90a und 90b) und sich von dem beweglichen Rahmen 61 bis zu dem festen Element 10 erstrecken, auf dem zumindest einen zweiten Mäander-Träger ausgebildet (zum Beispiel auf den Mäander-Trägern 65, 66, 68 und 69).In the MEMS mirror device 1d of the present embodiment, all of the wires (for example, the wires 40a, 40b, 43a, 43b, 44a, 44b, 48a, 48b, 90a, and 90b) that include the at least one second wire (for example, the wires 43a, 43b, 44a, 44b, 90a and 90b) and extend from the movable frame 61 to the fixed element 10, on which at least a second meander beam is formed (for example on the meander beams 65, 66, 68 and 69).

Daher ist es möglich, zu verhindern, dass die Drähte auf dem zumindest einen zweiten Twist-Träger ausgebildet sind (zum Beispiel auf den Twist-Trägern 64 und 67) und sich entlang der longitudinalen Richtung des zumindest einen zweiten Twist-Trägers erstrecken, so dass eine Reduzierung der Breite des zumindest einen zweiten Twist-Trägers ermöglicht wird. Daher kann die MEMS-Einheit 1d einen größeren optischen Abtastwinkel aufweisen.Therefore, it is possible to prevent the wires from being formed on the at least one second twist beam (for example, on the twist beams 64 and 67) and extending along the longitudinal direction of the at least one second twist beam, so that a reduction in the width of the at least one second twist carrier is made possible. Therefore, the MEMS device 1d can have a larger optical scanning angle.

Fünfte AusführungsformFifth embodiment

Bezugnehmend auf 38 wird eine Abstandsmessvorrichtung 100 gemäß einer fünften Ausführungsform beschrieben. Die Abstandsmessvorrichtung 100 weist in erster Linie irgendeine der optischen Abtasteinrichtungen 2, 2b, 2c und 2d gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform, eine Lichtquelle 101, einen Photodetektor 103 sowie eine Recheneinheit 104 auf. Mit anderen Worten, es weist die Abstandsmessvorrichtung 100 irgendeine der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform auf. Die Abstandsmessvorrichtung 100 kann ferner einen Strahlteiler 102 aufweisen. Die Abstandsmessvorrichtung 100 kann ferner ein Gehäuse 106 und ein Fenster 107 aufweisen.Referring to 38 A distance measuring device 100 according to a fifth embodiment will be described. The distance measuring device 100 primarily comprises any of the optical scanning devices 2, 2b, 2c and 2d According to the first to fourth embodiments, a light source 101, a photodetector 103 and a computing unit 104. In other words, the distance measuring device 100 includes any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d according to the first to fourth embodiments. The distance measuring device 100 can also have a beam splitter 102. The distance measuring device 100 can also have a housing 106 and a window 107.

Die Lichtquelle 101 emittiert einen Lichtstrahl zu dem Spiegel 12 (siehe die 2 bis 7, 10, 23, 24, 26 bis 32 sowie 34 bis 37) von irgendeiner der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d hin. Bei der Lichtquelle 101 handelt es sich zum Beispiel um eine Laserlichtquelle, wie beispielsweise einen Halbleiterlaser. Die Lichtquelle 101 emittiert einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von zum Beispiel 870 nm bis 1500 nm.The light source 101 emits a beam of light to the mirror 12 (see the 2 until 7 , 10 , 23 , 24 , 26 until 32 and 34 to 37) from any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d. The light source 101 is, for example, a laser light source, such as a semiconductor laser. The light source 101 emits a laser beam with a wavelength of, for example, 870 nm to 1500 nm.

Der Strahlteiler 102 ist zwischen der Lichtquelle 101 und irgendeiner der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d angeordnet. Der Strahlteiler 102 kann zum Beispiel einen von der Lichtquelle 101 emittierten Lichtstrahl transmittieren und kann einen Lichtstrahl (zurückkehrendes Licht RL) reflektieren, der von einem (nicht gezeigten) Objekt reflektiert wird.The beam splitter 102 is arranged between the light source 101 and any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d. For example, the beam splitter 102 may transmit a light beam emitted from the light source 101 and may reflect a light beam (return light RL) reflected from an object (not shown).

Der von der Lichtquelle 101 emittierte Lichtstrahl wird von dem Spiegel 12 von irgendeiner der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d reflektiert und von der Abstandsmessvorrichtung 100 als austretendes Licht OL emittiert. Bei dem von der Lichtquelle 101 emittierten Lichtstrahl, das heißt bei dem austretenden Licht OL, handelt es sich zum Beispiel um ein Impulslicht. Das aus der Abstandsmessvorrichtung 100 austretende Licht OL wird auf ein (nicht gezeigtes) Objekt eingestrahlt. Das Licht des Strahls, das von dem Objekt reflektiert wird, kehrt als zurückkehrendes Licht RL zu der Abstandsmessvorrichtung 100 zurück. Das zurückkehrende Licht RL wird von dem Strahlteiler 102 reflektiert und fällt auf den Photodetektor 103 ein. Bei dem Photodetektor 103 handelt es sich zum Beispiel um eine Photodiode. Der Photodetektor 103 erfasst das zurückkehrende Licht RL.The light beam emitted from the light source 101 is reflected by the mirror 12 of any one of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d and emitted from the distance measuring device 100 as outgoing light OL. The light beam emitted by the light source 101, that is to say the emerging light OL, is, for example, a pulsed light. The light OL emerging from the distance measuring device 100 is irradiated onto an object (not shown). The light of the beam reflected from the object returns to the distance measuring device 100 as returning light RL. The returning light RL is reflected by the beam splitter 102 and incident on the photodetector 103. The photodetector 103 is, for example, a photodiode. The photodetector 103 detects the returning light RL.

Die Recheneinheit 104 ist mit der Lichtquelle 101, irgendeiner von den optischen Abtasteinrichtungen 2, 2b, 2c und 2d sowie dem Photodetektor 103 kommunizierend verbunden. Bei der Recheneinheit 104 handelt es sich zum Beispiel um einen Mikrocomputer, der einen Prozessor, einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) sowie eine Speichereinheit aufweist, wie beispielsweise einen ROM (Festwertspeicher). Als Prozessor kann zum Beispiel eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) eingesetzt werden. Der RAM fungiert als ein Arbeitsspeicher für ein temporäres Speichern von Daten, die mittels des Prozessors verarbeitet werden sollen. Die Speichereinheit speichert zum Beispiel ein Programm, das von dem Prozessor ausgeführt werden soll.The computing unit 104 is communicatively connected to the light source 101, any of the optical scanning devices 2, 2b, 2c and 2d and the photodetector 103. The computing unit 104 is, for example, a microcomputer having a processor, a RAM (random access memory), and a storage unit such as a ROM (read-only memory). For example, a CPU (central processing unit) can be used as a processor. The RAM acts as a working memory for temporarily storing data to be processed by the processor. The storage unit stores, for example, a program to be executed by the processor.

Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Recheneinheit 104 die Lichtquelle 101 und irgendeine von den optischen Abtasteinrichtungen 2, 2b, 2c und 2d, indem der Prozessor veranlasst wird, ein in der Speichereinheit gespeichertes Programm auszuführen. Anstelle des Mikrocomputers kann ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) als Recheneinheit 104 eingesetzt werden. Die verschiedenen Prozesse in der Recheneinheit 104 sind nicht darauf beschränkt, von einer Software ausgeführt zu werden, sondern können auch durch eine dedizierte Hardware (elektronische Schaltungen) ausgeführt werden.In the present embodiment, the computing unit 104 controls the light source 101 and any of the optical pickups 2, 2b, 2c and 2d by causing the processor to execute a program stored in the storage unit. Instead of the microcomputer, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) can be used as the computing unit 104. The various processes in the computing unit 104 are not limited to being executed by software, but may also be executed by dedicated hardware (electronic circuits).

Die Recheneinheit 104 steuert die Lichtquelle 101 so, dass ein erster Zeitpunkt gesteuert wird, zu dem ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 101 emittiert wird. Die Recheneinheit 104 steuert irgendeine der optischen Abtasteinrichtungen 2, 2b, 2c und 2d. Die Recheneinheit 104 berechnet eine Austrittsrichtung des austretenden Lichts OL aus einem Neigungswinkel des Spiegels 12 und einer Position der Lichtquelle 101 in Bezug auf den Spiegel 12. Die Recheneinheit 104 empfängt ein Signal von dem Photodetektor 103 und erkennt einen zweiten Zeitpunkt, zu dem das zurückkehrende Licht RL von dem Photodetektor 103 empfangen wird.The computing unit 104 controls the light source 101 so that a first time at which a light beam is emitted from the light source 101 is controlled. The computing unit 104 controls any of the optical scanning devices 2, 2b, 2c and 2d. The computing unit 104 calculates an exit direction of the emerging light OL from an inclination angle of the mirror 12 and a position of the light source 101 with respect to the mirror 12. The computing unit 104 receives a signal from the photodetector 103 and detects a second time at which the returning light RL is received by the photodetector 103.

Die Recheneinheit 104 berechnet einen Abstand von der Abstandsmessvorrichtung 100 zu dem Objekt und eine Richtung des Objekts in Bezug auf die Abstandsmessvorrichtung 100 basierend auf der Austrittsrichtung des austretenden Lichts OL, dem ersten Zeitpunkt, zu dem der Lichtstrahl (das austretende Licht OL) von der Lichtquelle 101 emittiert wird, sowie einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das zurückkehrende Licht RL von dem Photodetektor 103 empfangen wird.The computing unit 104 calculates a distance from the distance measuring device 100 to the object and a direction of the object with respect to the distance measuring device 100 based on the exit direction of the exiting light OL, the first time at which the light beam (the exiting light OL) from the light source 101 is emitted, and a second time at which the returning light RL is received by the photodetector 103.

Die Recheneinheit 104 erzeugt ein Abstandsbild des Objekts, das den Abstand von der Abstandsmessvorrichtung 100 zu dem Objekt und die Richtung des Objekts in Bezug auf die Abstandsmessvorrichtung 100 enthält. Die Recheneinheit 104 gibt das Abstandsbild des Objekts an eine (nicht gezeigte) Anzeigeeinheit oder dergleichen aus. Die Anzeigeeinheit zeigt das Abstandsbild des Objekts an.The computing unit 104 generates a distance image of the object, which contains the distance from the distance measuring device 100 to the object and the direction of the object with respect to the distance measuring device 100. The arithmetic unit 104 outputs the distance image of the object to a display unit (not shown) or the like. The display unit displays the distance image of the object.

In dem Gehäuse 106 ist irgendeine von den optischen Abtasteinrichtungen 2, 2b, 2c und 2d, die Lichtquelle 101 und der Photodetektor 103 aufgenommen. In dem Gehäuse 106 kann der Strahlteiler 102 aufgenommen sein. In dem Gehäuse 106 kann die Recheneinheit 104 aufgenommen sein. Das Gehäuse 106 ist mit dem Fenster 107 versehen. Das aus irgendeiner der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d austretende Licht OL durchläuft das Fenster 107 in Richtung zu dem Objekt. Das zurückkehrende Licht RL durchläuft das Fenster 107 und fällt auf die Abstandsmessvorrichtung 100 ein. Insbesondere durchläuft das zurückkehrende Licht RL das Fenster 107 und fällt auf den Spiegel 12 von irgendeiner der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d ein.In the housing 106, any of the optical pickup devices 2, 2b, 2c and 2d, the light source 101 and the photodetector 103 are accommodated. The beam splitter 102 can be accommodated in the housing 106. The computing unit 104 can be accommodated in the housing 106. The Housing 106 is provided with window 107. The light OL emerging from any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d passes through the window 107 towards the object. The returning light RL passes through the window 107 and is incident on the distance measuring device 100. In particular, the returning light RL passes through the window 107 and is incident on the mirror 12 of any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d.

Modifikationmodification

Bei der in 38 dargestellten Abstandsmessvorrichtung 100 teilen sich das optische System des austretenden Lichts OL und das optische System des zurückkehrenden Lichts RL ein optisches System, welches das Fenster 107, irgendeine der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c und 1d sowie den Strahlteiler 102 enthält. Bei einer Abstandsmessvorrichtung 100b gemäß einer Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, die in 39 dargestellt ist, können dagegen das optische System des austretenden Lichts OL und das optische System des zurückkehrenden Lichts RL voneinander getrennt sein.At the in 38 In the distance measuring device 100 shown, the outgoing light optical system OL and the returning light optical system RL share an optical system which contains the window 107, any of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c and 1d and the beam splitter 102. In a distance measuring device 100b according to a modification of the present embodiment shown in 39 In contrast, the optical system of the emerging light OL and the optical system of the returning light RL can be separated from one another.

Bei der Abstandsmessvorrichtung 100b ist das Gehäuse 106 mit einem Fenster 108 zusätzlich zu dem Fenster 107 versehen. Das von dem Objekt zurückkehrende Licht RL durchläuft das Fenster 108 und fällt auf den Photodetektor 103 ein. Bei der Abstandsmessvorrichtung 100b ist der Strahlteiler 102 weggelassen, da das optische System des austretenden Lichts OL und das optische System des zurückkehrenden Lichts RL voneinander getrennt sind. Da das optische System des austretenden Lichts OL und das optische System des zurückkehrenden Lichts RL voneinander getrennt sind, kann auf den Photodetektor 103 einfallendes Streulicht (z.B. ein Teil des Lichtstrahls von der Lichtquelle) reduziert werden. Da die Information des zurückkehrenden Lichts RL von der Information des austretenden Lichts OL klar getrennt ist, ist es möglich, dass die Abstandsmessvorrichtung 100b den Abstand von der Abstandsmessvorrichtung 100b zu einem Objekt mit einer höheren Genauigkeit misst.In the distance measuring device 100b, the housing 106 is provided with a window 108 in addition to the window 107. The light RL returning from the object passes through the window 108 and is incident on the photodetector 103. In the distance measuring device 100b, the beam splitter 102 is omitted because the outgoing light optical system OL and the returning light optical system RL are separated from each other. Since the outgoing light optical system OL and the returning light optical system RL are separated from each other, scattered light incident on the photodetector 103 (e.g., a part of the light beam from the light source) can be reduced. Since the returning light information RL is clearly separated from the emerging light information OL, it is possible for the distance measuring device 100b to measure the distance from the distance measuring device 100b to an object with higher accuracy.

Es werden die Effekte der Abstandsmessvorrichtung 100, 100b der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.The effects of the distance measuring device 100, 100b of the present embodiment will be described.

Die Abstandsmessvorrichtung 100, 100b der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer der MEMS-Spiegeleinrichtungen 1, 1b, 1c, 1d ausgestattet. Daher weist die Abstandsmessvorrichtung 100, 100b einen größeren optischen Abtastwinkel auf. Somit kann die Abstandsmessvorrichtung 100, 100b einen Abstand von der Abstandsmessvorrichtung 100, 100b zu einem Objekt um die Abstandsmessvorrichtung 100, 100b herum über einen größeren Bereich hinweg messen.The distance measuring device 100, 100b of the present embodiment is equipped with one of the MEMS mirror devices 1, 1b, 1c, 1d. Therefore, the distance measuring device 100, 100b has a larger optical scanning angle. Thus, the distance measuring device 100, 100b can measure a distance from the distance measuring device 100, 100b to an object around the distance measuring device 100, 100b over a larger area.

Es versteht sich, dass die erste bis fünfte Ausführungsform und die Modifikationen derselben, die hier offenbart sind, in jeder Hinsicht nur illustrativ und nicht restriktiv sind. Zumindest zwei der Ausführungsformen 1 bis 5 und der Modifikationen derselben, die hier offenbart sind, können miteinander kombiniert werden, sofern sie nicht unvereinbar miteinander sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Bestimmungen der Ansprüche statt durch die Beschreibungen im Vorstehenden definiert und soll sämtliche Änderungen innerhalb des Inhalts und des Umfangs umfassen, die mit den Ansprüchen äquivalent sind.It is to be understood that the first through fifth embodiments and modifications thereof disclosed herein are in all respects merely illustrative and not restrictive. At least two of Embodiments 1 to 5 and modifications thereof disclosed herein may be combined with each other unless they are incompatible with each other. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims rather than by the descriptions above, and is intended to include all changes within the content and scope equivalent to the claims.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

1, 1b, 1c, 1d1, 1b, 1c, 1d: MEMS-SpiegeleinrichtungMEMS mirror device
2, 2b, 2c, 2d2, 2b, 2c, 2d: optische Abtasteinrichtung;optical scanning device;
4a, 4b, 6a, 6b4a, 4b, 6a, 6b: MagnetfeldgeneratorMagnetic field generator
5, 75, 7: MagnetfeldMagnetic field
88th: SteuereinheitControl unit
9a, 9b9a, 9b: AC-StromAC power
1010: festes Elementsolid element
1111: bewegliche Plattemovable plate
11a11a: vordere Oberflächefront surface
11b11b: rückwärtige Oberflächerear surface
11c11c: Mittecenter
11e11e: erste seitliche Oberflächefirst lateral surface
11f11f: zweite seitliche Oberflächesecond lateral surface
1212: SpiegelMirror
1313: Ripperib
14, 1714, 17: Twist-TrägerTwist straps
15, 16, 18, 1915, 16, 18, 19: Mäander-TrägerMeander carrier
2020: erste Spulefirst coil
23, 24, 25, 2623, 24, 25, 26: DehnungsmessstreifenStrain gauges
23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b, 26a, 26b: piezoresistives Elementpiezoresistive element
2828: TemperatursensorTemperature sensor
30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 38a, 38b:30a, 30b, 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b, 36a, 36b, 38a, 38b:: AnschlussConnection
40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b40a, 40b, 43a, 43b, 43c, 44a, 44b, 44c, 45a, 45b, 45c, 46a, 46b, 46c, 48a, 48b: Drahtwire
5050: SOI-TrägerschichtSOI carrier layer
55: Si-TrägerschichtSi carrier layer
52, 54, 5652, 54, 56: isolierende Schichtinsulating layer
5353: Si-SchichtSi layer
5555: Metallschichtmetal layer
6161: beweglicher Rahmenmovable frame
61b61b: rückwärtige Oberflächerear surface
61e61e: erste äußere seitliche Oberflächefirst outer lateral surface
61f61f: zweite äußere seitliche Oberflächesecond outer lateral surface
61g61g: erste innere seitliche Oberflächefirst inner lateral surface
61h61h: zweite innere seitliche Oberflächesecond inner lateral surface
6363: Ripperib
64, 6764, 67: Twist-TrägerTwist straps
65, 66, 68, 6965, 66, 68, 69: Mäander-TrägerMeander carrier
7070: zweite Spulesecond coil
80a, 80b80a, 80b: AnschlussConnection
90a, 90b90a, 90b: Drahtwire
100, 100b100, 100b: AbstandsmessvorrichtungDistance measuring device
101101: Lichtquellelight source
102102: StrahlteilerBeam splitter
103103: PhotodetektorPhotodetector
104104: RecheneinheitComputing unit
106106: GehäuseHousing
107, 108107, 108: FensterWindow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2003270555 A [0002]
JP 2003 [0004]
JP 270555 A [0004]

Claims

MEMS mirror device comprising: - a solid element; - a movable element rotatably coupled to the fixed element; - a mirror; and - at least a first wire, - wherein the movable element comprises: - a movable plate with a front surface; - at least a first twist beam connected to the movable plate and having a longitudinal direction in a first direction; and - at least one first meander carrier, which is connected to the movable plate and is arranged along the at least one first twist carrier, -wherein the mirror is formed on the front surface of the movable plate, - wherein the at least one first wire extends from the movable plate to the fixed element, and - wherein the at least one first wire is formed on the at least one first meander carrier.

MEMS mirror device Claim 1 , - wherein a natural oscillation frequency of the at least one first meander carrier, when both ends of the at least one first meander carrier are fixed, is higher than a resonance frequency of a first rotational movement of the movable element around the at least one first twist carrier.

MEMS mirror device Claim 1 or 2 , wherein the at least one first meander carrier has a lower rigidity than the at least one first twist carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 3 , - wherein the at least one first meander carrier is a plurality of first meander carriers and - wherein the plurality of first meander carriers are rotationally symmetrical in relation to a center of the movable plate in a plan view of the front surface of the movable plate Plate is arranged.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 4 , - wherein the at least one first wire is a plurality of first wires and - wherein the plurality of first wires is formed on the at least one first meander carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the at least one first twist carrier has the same layer structure as the at least one first meander carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 6 , further comprising: - a first coil disposed on the movable plate, - wherein the at least one first wire comprises a first coil wire connected to the first coil.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 7 , further comprising: - a temperature sensor disposed on the movable plate, - wherein the at least one first wire comprises a temperature sensor wire connected to the temperature sensor.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 3 , further comprising: - at least a second wire, - wherein the movable element further comprises: - a movable frame connected to the at least a first twist carrier; - at least a second twist beam connected to the movable frame and having a longitudinal direction in a second direction intersecting with the first direction; and - at least a second meander beam connected to the movable frame and arranged along the at least one second twist beam, - wherein the at least one second wire extends from the movable frame to the fixed element and - wherein the at least one second wire is formed on the at least one second meander carrier.

MEMS mirror device Claim 9 , wherein a natural oscillation frequency of the at least one second meander carrier, when both ends of the at least one second meander carrier are fixed, is higher than a resonance frequency of a second rotational movement of the movable element around the at least one second twist carrier.

MEMS mirror device Claim 9 or 10 , - wherein the at least one second meander carrier has a lower rigidity than the at least one second twist carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 9 until 11 , - wherein the at least one second meander carrier is a plurality of second meander carriers and - wherein the plurality of second meander carriers are rotationally symmetrical in relation to a center of the movable plate in a plan view of the front surface of the movable plate Plate is arranged.

MEMS mirror device according to one of the Claims 9 until 12 , - wherein the at least one second wire is a plurality of second wires and - wherein the plurality of second wires is formed on the at least one second meander carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 9 until 13 , wherein the at least one second twist carrier has the same layer structure as the at least one second meander carrier.

MEMS mirror device according to one of the Claims 9 until 14 , further comprising: - a second coil disposed on the movable frame, - wherein the at least one second wire comprises a second coil wire connected to the second coil.

MEMS mirror device according to one of the Claims 1 until 8th , wherein all of the wires comprising the at least one first wire and extending from the movable plate to the fixed element on which at least one first meander support are formed.

MEMS mirror device according to one of the Claims 9 until 15 , wherein all wires comprising at least a second wire and extending from the movable frame to the fixed element on which at least a second meander support are formed.

Distance measuring device, which has a MEMS mirror device according to one of Claims 1 until 17 having.